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Teams 2016

Die folgenden 7 Teams wurden für den Wettbewerb 2016 zugelassen:

TU Lodz: Oktan

Paulina Pędziwiatr, Kamil Brocki, Jakub Kuberski, Filip Mikołajczyk, Kinga Mikołajczyk,  Piotr Przerywacz, Dawid Zawadzki 

Student scientific association Oktan elaborated a construction of a small vehicle powered by the mean of chemical reaction. The whole mechanism should be simple and not complicated.

According to the main idea of the competition: the reaction, which will propel our vehicle, should be safe, non-explosive and strongly energetic. Most of all, it should be replicable. Our reaction is the decomposition of 30% solution of hydrogen peroxide on the catalyst (silver), according to equation:

Lodz Rkt.gleichung

The reaction is sudden and, as a result, produces a large amount of gases: steam and oxygen. For safety reasons fixture and fittings are made from stainless steel due to corrosion of the reaction components.

The pressurized energy of the resulting products is sent directly to the reciprocating engine propelling the vehicle.

Lodz Bild

Vehicle is powered by post-reaction gases. Its stopping is related to the selection of the exact amounts of reactants. The preliminary draft does not provide any brake mechanism, however it is possible that it can be designed in the later construction solutions.

 

HAW Hamburg : Rolling Stone

Carina Hoppe, Helge Offermann, Lars Koopmann, Christian Gorges, Steve Harrison, Stefan Eichwald

Das Team “Rolling Stone” der Hochschule für Angewandte Wissenschaften aus Hamburg startet dieses Jahr mit einem Auto, welches mit einem selbst gebauten Stirling-Motor angetrieben wird. Im Gegensatz zu den Verbrennungsmotoren ist der Stirling-Motor eine Wärmekraftmaschine. Er ist nicht auf eine Verbrennung angewiesen, sondern benötigt eine von außen zugefügte Energie in Form von Wärme. Dadurch ist der Motor für verschiedene Wärmequellen geeignet und für niedrige Temperaturdifferenzen anwendbar.

Die benötige Temperaturdifferenz wird aus der chemischen Reaktion von Wasserstoffperoxid zu Wasser und Sauerstoff, unter dem Einfluss des Katalysators Kaliumiodid erzeugt:

HAW Rkt.gleichung

Es handelt sich hierbei um eine exotherme Reaktion und somit wird Wärme freigesetzt. Die Gase expandieren durch den Temperaturanstieg und der resultierende Druckanstieg wird genutzt, um das Schwungrad erstmalig in Bewegung zu setzen. Die Wärmeenergie wird von der im Kolben befindlichen Luft aufgenommen, expandiert dort und verdrängt den Arbeitskolben. Auf der anderen Seite des Motors wird die Luft im Kolben durch die Temperaturdifferenz zur Umgebung wieder abgekühlt, wodurch der Druck abnimmt und den Kolben wieder in die Ausgangsstellung führt. Dadurch entsteht ein Kreisprozess. Die Energie wird in mechanische Arbeit als Antrieb des Fahrzeugs umgewandelt. Die Leistung des Motors, bzw. die zu erreichende Fahrstrecke, lässt sich über die Menge der eingesetzten Chemikalien regeln.

Um die zu bewegende Masse und damit die benötigte Energie möglichst gering zu halten – und dennoch eine hohe Stabilität des Fahrzeugs zu gewährleisten – wird auf eine Leichtbauweise mit Kunststoff, Styropor und Kupfer gesetzt.

HAW Bild

 

 

TU Dortmund: Seebecks Bieraten

Nathalie Herden, Alexander Peisker, Dominik Plate, Mira Schmalenberg, Marco Schrimpf, Dominik Segiet, Jonas Tilly

The concept of TU Dortmund’s ChemCar combines an exothermic reaction with an innovative cooling mechanism, an adsorption cooling. This combination is used to create a temperature difference, which can be utilized with Peltier elements. Peltier elements use the thermoelectric effect, also known as Seebeck-effect, to convert temperature differences into electricity. The generated energy supplies an electric motor with power.

The exothermic reaction is based on the disproportionation of hydrogen peroxide, which dissociates in water and oxygen while releasing a significant amount of energy.

Do Rkt.gleichung

Our innovative cooling mechanism follows the example of a self-cooling beer barrel which is used to provide cold beer location- and electricity- independent. For the adsorption cooler, two vacuum tanks are connected through an isolation valve. One tank, called adsorption tank, contains zeolites that can adsorb large amounts of the evaporation medium, which is stored in the other tank, called the evaporation tank. When the isolation valve is opened, pressure equalization begins between the two tanks. While all molecules that enter the adsorption tank are adsorbed by the zeolites, the pressure in the evaporation tank falls below the vapor pressure of the evaporation medium. This results in constant re-evaporation, which cools the Peltier elements.

The driving distance of the ChemCar will be controlled by the amount of hydrogen peroxide, which is filled in its feed tank before the start.

Do Bild

 

 

TU Clausthal: Die Alunauten

Isabelle Kroner, Lisa Brückner, David Franzen, David Keppler, Jens Grabow, Sven Kynast

Die Alunauten der TU Clausthal setzen im diesjährigen Wettstreit auf einen durch eine elektrochemische Reaktion angetriebenen Geländewagen, der eine präzise Reichweite haben wird und durch sein nachhaltiges, aber kraftvolles Allrad-Antriebskonzept überzeugt.

Ziel ist es, den Elektromotor des ChemCars mit einer Aluminium-Kaliumhexacyanoferrat(III)-Batterie anzutreiben. Dabei liegt das Aluminium als Anode und das Kaliumhexacyanoferrat(III) gelöst im Elektrolyten (KOH) vor. Es findet folgende Gesamtreaktion statt:

CLZ Rkt.gleichung

Um die gewünschte Leistung zu erzeugen, wird ein Stack aus mehreren galvanischen Zellen aufgebaut. Ist die vorgelegte Menge Hexacyanoferrat-Lösung vollständig umgesetzt, wird die Zellreaktion abgebrochen und das ChemCar aufgrund der Motorreibung vollständig abgebremst.

Durch ein optimiertes Zellendesign und durchdachte Leichtbauweise ist es möglich, das ChemCar effizient und punktgenau ins Ziel zu bringen.

CLZ Bild

 

 

RWTH Aachen: Rwthari

Andreas Ziegler, Nora Grütering, Szymon Herdzik, Stefan Herrmann, Benedikt Hofmann, David Löhnenbach, Tobias Neef, Artur Schander, Betreuer: Hannah Roth, Jonas Lölsberg

 Das Team Rwthari stellt ihnen mit Freude das diesjährige ChemCar der Aachener Verfahrenstechnik vor.

Schlüsselelement des Fahrzeugs ist die Kombination von pneumatischer Kraftübertragung und einer elektronischen Schaltung. Das Zusammenspiel dieser Komponenten ermöglicht präzise Bewegungen unter geringem Energieaufwand.

Zur Bereitstellung von Energie dient die Verdrängungsreaktion von Natriumhydrogencarbonat und Zitronensäure. Diese stellt Kohlenstoffdioxid, als vollkommen ungefährliches Prozessgas zur Verfügung. Das Gas wird mit Hilfe eines elektronisch geregelten Mehr-Wege Ventils in einen doppeltwirkenden Pneumatikzylinder geleitet. Alle nicht gasförmigen Komponenten werden zuvor in einem Abscheider gefiltert.

Der Kolbenhub wird exzentrisch auf das Vorderrad unseres dreirädrigen ChemCars übertragen, sodass weitere mechanische Bauteile entfallen und dennoch ein festes Übersetzungsverhältnis zur Verfügung gestellt wird.

Aachen

 

 

DHBW Mannheim: Team Lions

Rene Baumgärtner, Yannick Kathage, Timo Krämer, Robert Massoth, Sebastian Muhl, Maximilian Thomas Schaumann, Max Seifert

Die DHBW Mannheim tritt dieses Jahr erstmalig beim ChemCar-Wettbewerb an und wird von sieben Studenten der Maschinenbau-Vertiefungsrichtung Verfahrenstechnik vertreten.

ChemCar da Vinci - da Vincis Fahrzeug wird wiederbelebt

Als Hommage an den Universalgelehrten Leonardo da Vinci orientiert sich unser Konzept in vielen Gesichtspunkten an dessen berühmtem Werk „Leonardos selbstfahrender Wagen“. Laut einer Legende fuhr dieses Fahrzeug bei der Krönung Franz des I. mit dem mechanischen Löwen da Vincis in den Thronsaal und warf tausende Lilien vor die Füße des neuen Königs. Um an diese Legende zu erinnern nannten wir unser Team Lions.

„Leonardos selbstfahrender Wagen“ gilt als erstes selbstfahrendes Fahrzeug und zugleich als erste programmierbare Maschine der Geschichte. Über eine händische Aufspannung von Federn konnte bei diesem Urfahrzeug ein genauer Fahrweg vorbestimmt werden. Im Rahmen des ChemCar Wettbewerbs ist für unser Team die Idee naheliegend, das erste selbstfahrende Fahrzeug mit bedeutungsvollem historischen Hintergrund in die moderne Zeit zu übertragen. Ziel ist es da Vincis Originalentwurf zu rekonstruieren und nach dem ChemCar Regelwerk so abzuwandeln, dass es möglich ist, das Fahrzeug mit einer chemischen Reaktion zu betreiben.

Da zu da Vincis Lebzeiten Holz eines der meist verwendeten Materialien ist, soll das Chassis aus diesem nachwachsenden Rohstoff bestehen. Auch verfügt unser ChemCar über eine Spiralfeder, deren Relaxation, wie im Original, eine der Fahrzeugachsen antreibt. Doch zunächst muss die Feder aufgespannt werden! Dies geschieht mit Hilfe eines selbstgebauten Zwei-Zylindermotors, der sich die Volumenzunahme bei der Reaktion von Calciumcarbonat CaCO3 mit Salzsäure HCl zunutze macht und mit dem entstehenden Gasdruck durch Kohlenstoffdioxid CO2 seine Zylinderkolben verfährt.

Mannheim Rkt.gleichung

Damit sich die Spiralfeder beim Aufziehvorgang nicht  sofort wieder entspannt, muss die Antriebsachse der Feder beim Spannvorgang arretiert werden. Dies erfolgt durch einen eigens konstruierten federrückgestellten Druckluftbolzen, der mit einem Gasdruck aus dem Reaktor versorgt wird und beim Abfall des Druckes am Ende der Reaktion die Bewegung der Achse freigibt.

Mannheim Bild

 

 

Uni Bremen: BREMgO2016

Jan Conen, Robert Beck, Tobias Ehing, Jibril Jibril, Bremen Bild2Jannik Schrage, Clemens Seel, Kai Weßel und Prof. Dr. Johannes Kiefer

Eine der größten Forschungsschwerpunkte ist die Entwicklung von neuen Energiespeichersystemen. Aktuell ist der Lithium-Ionen-Akku alternativlos, allerdings sind die Grenzen dieser Technologie bald erreicht. Die Energiedichte lässt sich nur noch geringfügig erhöhen, was bei einem steigenden Stromverbrauch mobiler Geräte problematisch ist. Auch im Hinblick auf elektrisch betriebene Fahrzeuge sind Speichersysteme mit einer höheren Energiedichte dringend nötig um mit der Reichweite von Verbrennungsmotoren konkurrieren zu können.

Eine vielversprechende Alternative ist die Magnesium-Luft Zelle. Diese kann eine etwa fünfmal so hohe Energiedichte wie ein Lithium-Ionen-Akku erreichen. Weiterhin ist Magnesium in großen Mengen verfügbar und alle Komponenten sind vollständig recycelbar oder können gefahrlos entsorgt werden. Die Zelle überzeugt weiterhin durch ihre Lagerbeständigkeit. Die Reaktion kann nur mit eingefüllten Elektrolyt stattfinden, sodass eine unerwünschte Entladung verhindert wird. Wenn die Ladung der Zelle verbraucht ist, kann diese durch Austauschen des Magnesiums erneut geladen werden. Damit präsentiert sich die Magnesium-Luft-Zelle als sehr umweltfreundliche Alternative zu den gängigen Energiespeicherungsmedien.

Bremen BildDas Grundprinzip lässt sich folgendermaßen beschreiben: Magnesium reagiert in Verbindung mit dem Luftsauerstoff zu einem Magnesiumsalz:

Bremen Rkt.gleichung

 

Eine leitfähige Flüssigkeit, hier Salzwasser, befindet sich in Kontakt mit den beiden Reaktionspartnern. Durch ein angepasstes Stacksystem aus Reihen-und Parallelschaltungen wird die benötigte Spannung erzeugt.

 

Die so erzeugte Energie wird von einem Elektromotor gewandelt und über den Antriebsstrang an die Räder weitergegeben. Durch Anpassung des Grundprinzips, Entwicklung eines Zellprototyps und Einstellen der Reaktionspartner lässt sich dieser Prozess gut steuern. Unser ChemCar überzeugt durch sein einfaches Design, seine vielversprechende Leichtbauweise und zukunftsweisende Technologie. Weiterhin ist der Aspekt der Nachhaltigkeit und Anwenderfreundlichkeit ein Schwerpunkt in der Entwicklung gewesen.