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Teams 2015

Wir freuen uns auf einen spannenden Wettbewerb

Die folgenden 8 Teams wurden für den Wettbewerb 2015 zugelassen:

TU Lodz: Oktan

Kamil Brocki, Agnieszka Bedka, Agnieszka Kasprzak, Martyna Rozpędzka, Justyna Wojtasik, Filip Mikołajczyk Beata Rekosz, Maciej Maćkowiak, Katarzyna Pawlak

The main idea of the following project is to construct a small vehicle powered by products of chemical reaction. The whole mechanism should be simple and not complicated. According to the statute, reaction have to meet following criteria:

  • it needs to be safe
  • it needs to be quite easy to perform and control
  • the reactants should be readily available

Following to given rules we have decided to choose the reaction of MnO2 and H2O2 running according to equation:

H2O2 (aq) + MnO2 (Kat) --> H2O (Aq + g) + 1/2 O2 (g)

The reaction is quick and in results producing a large amount of gas: water steam and oxygen. The speed and range of the car will depend on amount of applied reactants.

Also the drive system have to be created by us. We want to use the pressure energy of reacting products to start the car. In our project the piston engine will be turning pressure energy into mechanical energy, which will propel the vehicle.

Stopping the vehicle is dependent on the selection of the exact amounts of reactants, because car is powered by post-reaction gases. The preliminary draft does not provide any brake mechanism, however it is possible that it can be designed in the later construction solutions.

Lodz

 


TU Braunschweig: MFC Lion 2.0

Julia Krüger, Jan Süß

The team MFC Lion 2.0 of the Technische Universität Braunschweig introduces a ChemCar which is moving by the changing of a balancing weight. The result is a vehicle that is not driven by motor-powered shaft or belt in motion. The outcome of this is an environment-friendly ChemCar with an unconventional and cylindrical design using a future-oriented and renewable energy source.
The movement of our ChemCar is caused by the rotation of a specific weight along the circumference. The rotation will be generated with an electric engine, the energy for this engine is produced in an direct methanol fuel cell stack (DMFC). The chemical reaction in this system uses an aqueous methanol solution and oxygen as educts, the products are Water, carbon dioxide and electric energy. The movement of our concept is forced and controlled only be the reaction and the design of the drive mechanism.
We present a Chemcar with an unconventional design and dirve concept which uses a potential future energy source.

 MFC Lion 2 TU BS Chemcar 2015

 

 

Karlsruher Institut für Technologie (KIT): Rollmops

Lukas Keller, Johannes Sood, Hendrik Rehage, Tim Diller, Nicole Zeiler

Enymatische Energiegewinnung und innovative mechanische Umsetzung – Mit diesen 2 Begriffen lässt sich das Konzept des Karlsruher ChemCar-Teams 2015 beschreiben.

Unser ChemCar besteht aus einer Art Tonne mit einem Reaktor in der Mitte, um die ein Schlauch gewickelt ist. Catalase, als schnellstes bekanntes Enzym, wird für uns Wasserstoffperoxid in Sauerstoff und Wasser umsetzen. Der Sauerstoff wird in den Schlauch geleitet und drückt von oben auf eine Wassersäule. Diese füllt die untere Hälfte der ersten Windung Schlauches. Durch den Druckanstieg wird die Wassersäule aus der Gleichgewichtslage verschoben und Moment setzt ein, dass das ChemCar bewegen wird.

Die Umsetzung in Bewegung erfolgt ohne bewegliche Teile oder komplizierte Mechanik, so werden Reibverluste minimiert. Außerdem ist eine exakte Einstellung der Fahrdistanz möglich, da bei Vollumsatz die entstehende Menge an Sauerstoff genau berechnet werden kann und sich das ChemCar im Ziel wieder im Gleichgewichtszustand befinden wird. 

 KIT

 

HAW Hamburg: Black Lead

 Kerstin Wrede, Alea Burfeind, Jennifer Schröder, Yannick Gahler, Jörn Fraaß, Max Wiegert

Als praxisorientierte Studierenden der Hamburger Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW) setzen wir auf möglichst unverzweigte, aber zuverlässige Technik. Zudem haben Umweltfreundlichkeit und Sicherheit eine hohe Priorität bei der Planung unseres ChemCars.

Der BlackLead wird über eigene Batterien aus Salzlösung, Aluminium und Graphit betrieben. Das Aluminium reagiert als unedles Metall, wird oxidiert und geht in Form von Ionen in Lösung.

Die Reaktionsgleichung lautet:  

4 Al --> 4 Al3+ + 12 e-

Die Elektronen fließen über die Kabelverbindung zur Graphitelektrode, an der in Folge des Elektronenüberschusses der gelöste Luftsauerstoff reduziert wird: 

2 O2 + 6 H2O + 12 e- --> 12 OH-

Der entstehende Stromfluss treibt den Elektromotor an, der die elektrische Energie des Black Lead in kinetische Energie umwandelt, nachdem Spannung und Stromstärke über Parallel- bzw. Reihenschaltungen mehrerer Zellen die benötigten Werte erreichen.

Sobald die elektrische Leistung der Batterien nicht mehr ausreicht um den Motor anzutreiben, rollt das ChemCar aus und kommt zum Stehen. Die zur Verfügung stehende elektro-chemische Energie wird über Größe, Schaltung, Anzahl der Batteriezellen und/oder die Konzentration der Salzlösung limitiert.

Um Energie zu sparen setzen wir auf eine Leichtbauweise mit Aluminium und Kunststoffen.

 Hamburg


TU Dortmund: Cool Runnings

Jens Bobers, Lukas Bolenz, Daniel Büttner, Angela Fromme, Erik Kurrat, Annika Sunderhaus, Robert Timaeus

This year TU Dortmund University comes with an innovative concept to compete in the ChemCar challenge. The driving force in terms of conversion from chemical to mechanical energy will be a negative temperature shift. This is a fundamentally new approach in ChemCar history.

The two solids barium hydroxide hydrate Ba(OH)2 * n H2O and ammonium chloride NH4Cl react to water, dissolved ammonia, and barium chloride BaCl2. This reaction is both endothermic and exergonic. Therefore it spontaneously cools down. Adiabatic temperature rise lies at approximately -40 K. With help of the positive reaction enthalpy heat can be withdrawn from a water reservoir. Due to freezing the water expands and generates high pressure. Since it being incompressible, the remaining water at high pressure acts as hydraulic liquid for the driving unit.

Even if this concept might be challenging in terms of low energy balance and transfer it provides considerable advantages regarding safety: Though there is high pressure within the vessel it can be depressurized by removing only a few millilitre of water.

ChemCar01


TU Clausthal: TUClorean

Oliver Zielinski, Robert Oppermann

Der TUClorean wird mit einer „zukunftsweisenden“, organischen Batterie betrieben. Die elektrochemische Reaktion basiert auf der Ionisierung eines stabilen, organischen Radikals. Das Radikal ist fest in einem Polymer verankert, welches mit Graphit und Binder eine Elektrode bildet. Als Ausgangsmaterial dient das organische Radikal TEMPO. Diese Elektrode wird mit einer Gegenelektrode verschaltet. Beim Aufladen der Batterie wird dem TEMPO ein Elektron entzogen und der Gegenelektrode zugeführt. Das TEMPO lädt sich positiv auf. Der Ladungsausgleich geschieht über den Elektrolyten. Die dabei gespeicherte Energie kann zum Betrieb eines Elektromotors verwendet werden. Bei der Energiefreisetzung, also dem Entladen der Batterie, werden die geladenen TEMPO-Moleküle wieder radikalisiert.

 Clausthal

Die Menge an aufgeladenem, oxidiertem TEMPO bestimmt die zurücklegbare Fahrstrecke. Diese Menge lässt sich über die Dauer der Aufladung regulieren.
Als Reaktionspartner bei der Auf- oder Entladung des TEMPOs kommen verschiedene Substanzen in Frage. Beispiele für organische Reaktionspartner wären das Radikal Galvinoxyl oder aromatische Chinonverbindungen, wie Anthrachinon und Naphthachinon, in Kombination mit einem organischen Elektrolyt. Es können aber auch metallische Partner, wie Zink in Kontakt mit einer wässrigen Ammoniumchloridlösung als Elektrolyt, verwendet werden. Die Vielzahl an Kombinationsmöglichkeiten wird ausgenutzt, um die optimale Antriebsreaktion zu erhalten.
TEMPO-ElektrodeNegative

 

RWTH Aachen: AixtremeVelociTeam

Marie Fartmann, Ottokar Starck, Alexander Ressemann, Jonas Leberger, Marten Entrup, Oliver Blättler, Kai Gladbach, Johannes Horeis, Jonas Bäßler

Unser diesjähriges Team bestehend aus Verfahrenstechnikern und Konstrukteuren präsentiert Ihnen mit Freude die neueste Innovation aus dem Hause der Aachener Verfahrens Technik.
Unsere Version des ChemCars besticht erfrischenderweise mal nicht durch eine unkonventionelle Antriebsart oder eine besonders ausgefallene Reaktion, sondern wir haben uns dieses Jahr stark auf die mechanischen Komponenten des Fahrzeugs konzentriert. Hier das gesamte Funktionsprinzip: Das ChemCar generiert über eine katalytische Wasserstoffperoxidreaktion im Reaktor Wasser und Sauerstoff. Dieser Sauerstoff wird genutzt um Wasser zu verdrängen, welches über mehrere Düsen eine Peltonturbine antreibt und weiterhin zur Kühlung des Reaktors zurückgeführt wird. Die hohe Rotationsgeschwindigkeit und Drehzahl der Peltonturbine wird dann über ein stufenloses drehzahlgeregeltes Getriebe auf den
Antriebsstrang übertragen und setzt das Fahrzeug in Bewegung.
Das stufenlose Getriebe stellt die interessanteste der Ideen dar, die wir für das diesjährige ChemCar hatten. Durch die variable Übersetzung ermöglichen wir ein hohes Drehmoment am Anfang des Fahrvorganges und im späteren Verlauf eine gute Übersetzung, um das Fahrzeug auf Geschwindigkeit zu bringen. Auch zu beachten ist die Peltonturbine. Die doppelschalige Form ihrer Turbinenschaufeln verspricht eine optimale Ausnutzung der kinetischen Energie des Wassers. Als letztes Erwähnenswert ist der wassergekühlte Reaktor. Er garantiert eine sichere und zuverlässige Reaktion und ist das Herz unseres ChemCars.

Abstract- Bild RWTH Aachen

 


FH Münster: Scuderia Münster

Sebastian Rosenbaum, Simon Halfmann, Patrick Schürmann, Kai Hesterwerth, Tobias Mohn und Prof. Dr.-Ing. Jordan sowie Dipl.-Ing. Seggert

Zusammenfassung

Unser ChemCar gewinnt durch ein Peltier-Element Strom um einen Elektromotor anzutreiben. Als chemische Reaktionen sind eine exotherme Reaktion (NaOH in Wasser) und eine endotherme Reaktion (Ammoniumchlorid in Wasser) vorgesehen, um das Element durch die Lösungsenthalpien einseitig zu beheizen und einseitig zu kühlen.

Konzept

Das Grundprinzip unseres ChemCars basiert auf der Stromerzeugung mittels eines Peltier-Elementes.

Der chemische Antrieb hierbei sind 2 Reaktionen:

Exotherme Reaktion (warme Seite):

 NaOH(s) +H2O(l) -->  Na+ + OH- + H2O(l) + ∆T                         ∆T > 0

Endotherme Reaktion (kalte Seite):

 NH4Cl(s) +H2O(l) --> NH4+ + Cl- + H2O(l) + ∆T                        ∆T < 0

 

Bei beiden Reaktionen wird der Feststoff im jeweiligen Reaktor vorgelegt. Über einen gemeinsamen Startmechanismus fließt Wasser in beide Reaktoren und die Reaktionen starten gemeinsam. Der dadurch gewonnene Strom treibt einen Elektromotor an.

 Muenster