Prof. Scheffler
Institut für Chemie (ICH)
Abgeschlossene Projekte
MEMoRIAL-M2.9 | Preparation and testing of phase change materials for thermal storage
Laufzeit: 01.01.2018 bis 31.12.2021
Latent heat storage can be achieved by the phase transition of a large number of different materials (PCMs). Depending on the desired temperature range organic substances, salt hydrates, salts, or even metals can be utilised within this context.
For the purpose of technical application, the PCM has to be embedded in a higher melting containment.
The objective of this sub-project is to develop new processing routes in order to produce mechanically stable PCM beads covered with a polymer-derived ceramic layer. The project will encompass the coating of different types of PCMs, a detailed characterisation and testing, as well as the investigation of the "structure-properties" correlation.
A special focus will be directed towards the mechanical stability of the composite material during temperature cycling.
MEMoRIAL-M2.10 |Preparation and testing of thermoelectric materials
Laufzeit: 01.02.2017 bis 30.04.2021
Background
Through the possibility of printing thermoelectric (TE) materials, the specific applications in the field of waste heat recovery can be expanded. A major challenge here is the production of printed TE legs with low thermal conductivity ( ) and a simultaneously high power factor.
Objective
>> Development of a printing process for self-supporting chalcogenide layers as well as the increase of the thermoelectric transport properties
Methods
>> Use of the doctor blading printing technique as a basis with a self-developed colloid disperse printing ink through a wet grinding process by using an organic solvents and a final sintering step for compaction
Results
TE legs were printed as microlayers (50 x 50 x 0.13 mm3) based on a colloidal ink (made of Sb2Te3). A power factor up to 2097 µW/mK2 was determined by 4-point and Seebeck voltage measurements. Hot-disk measurements show a drastic reduction of layer = 0.05 W/mK (by implementing phonon scattering mechanism) compared to the bulk as well as the predictions from our own DFT simulations. Rietveld analyses prove Sb2O3 contents, which can be directly attributed to the organic solvent in the printing ink and could be qualitatively confirmed as crystalline inclusions by EDS as well as SEM measurement. TEM images also show encapsulation of the formed nanostructures.
Conclusions
Considering other recent printing techniques in thermoelectrics, doctor blading showed a power factor increase of up to 65 % compared to screen printing and up to a 17 times power factor increase compared to dispenser printing.
Originality
The research results enable a new approach to the implementation of thermoelectric generators based on printed materials for waste heat recovery.
Keywords
Printing, doctor blading, thermoelectric, power factor, waste heat recovery
TiO2-beschichtete Glasschäume für die Abwasserreinigung
Laufzeit: 01.10.2011 bis 31.12.2014
TiO2-Nanopartikel stellen effiziente photoaktive Katalysatoren für die Zersetzung von organischen Schadstoffen dar. Die Fixierung der Partikel auf einem zellularen (porösen), lichtdurchlässigen Festkörper könnte den technischen Einsatz dieser Materialien wesentlich vereinfachen und die Effizienz erheblich steigern. Hierzu werden polymerabgleitete keramische Schäume entwickelt, denen Glas als Füllstoff zugesetzt wird. Über die Variation der Ausgangsstoffe und der Prozessbedingungen können Struktur und Eigenschaften der Schaumkomposite in weiten Bereichen beeinflusst werden.
Energieeffiziente Thermoelektrische Generatoren durch Material- und Fertigungsoptimierung
Laufzeit: 01.04.2010 bis 30.09.2014
Basierend auf dem prinzipiellen Funktionsnachweis der Herstellung thermoelektrisch aktiver Schichten aus Suspensionen, werden thermoelektrische Tapes mittels Tapecasting und weiteren Druck- undBeschichtungsverfahren erzeugt. Ziel ist es eine kostengünstige Technologie für die großflächige Verarbeitung von TE-Materialien zu entwickeln.
Masterplan zur autarken Energieversorgung der Gemeinde Biederitz
Laufzeit: 01.03.2013 bis 30.06.2014
Die Gemeinde Biederitz hat sich zum Ziel gesetzt, bis zum 31.12.2022, den gesamten Energiebedarf durch regional erzeugte Energie aus erneuerbaren Energiequellen zu decken. Um die entsprechenden Voraussetzungen zu schaffen, arbeiten die Gemeinde, der Verein zur Förderung erneuerbarer Energien im Jerichower Land (VEE) und die Otto-von-Guericke-Universität in einem gemeinsamen Projekt zusammen. Inhalt des Projektes ist die Entwicklung eines Masterplans für die Umsetzung des Ziels der Gemeinde Biederitz, bis zum 31.12.2022 die autarke Versorgung mit erneuerbaren Energien umzusetzen.
Silangestützte MOF-Schichten
Laufzeit: 01.07.2010 bis 30.06.2013
Die Substanzklasse der metall-organischen Koordinationspolymere steht momentan im Fokus vieler weltweiter Forschungsaktivitäten, hauptsächlich im Hinblick auf die Anwendbarkeit solcher Systeme bei Gasspeicherung und -separation, der Katalyse oder der Wirkstofffreisetzung ( drug delivery ). MOFs bestehen aus einem organischen Teil (Linker/Ligand) und Metall-Ionen oder Metalloxid-Clustern (Knoten), welche sich zu dreidimensionalen Netzwerken verbinden. Sie können sehr große (innere) Oberflächen aufweisen, die genutzt werden können. Hierbei ist besonders interessant, dass durch den modularen, hybriden Aufbau der MOFs eine einfache post-synthetische Modifizierung ermöglicht wird. Da MOFs bei der Synthese stets als feine Pulver anfallen, sind sie zumeist in ihrer as synthesised-Form für eine industrielle Anwendung nicht geeignet. Es ist deshalb nötig die Materialien durch Trägerung oder Formgebung in eine besser verwendbare Form zu bringen. Eine Möglichkeit der Trägerung stellt die silangestützte Beschichtung von Gläsern dar, bei der das MOF-Material durch geeignete Zwischenschichten chemisch auf dem Untergrund verankert wird. Hierbei können speziell geformte Substrate zum Einsatz kommen, die nach der Beschichtung den Einsatz der MOF-Materialien in verschiedenen Reaktortypen ermöglichen.
Darstellung und Charakterisierung neuer Boroarsenate
Laufzeit: 01.07.2009 bis 31.12.2012
Boroarsenate ähneln strukturell den Silicaten, da beide Verbindungsklassen als Grundbaueinheiten TO4-Einheiten (T = B, As, Si) aufweisen. Durch die nahezu unbegrenzten Möglichkeiten durch Eckenverknüpfung aus diesen Tetraederbausteinen verschiedene strukturelle Baueinheiten zu erhalten ist eine unendlich große Variabilität dieser Verbindungsklassen denkbar. Solche Gerüstverbindungen unterschiedlicher chemischer Natur werden in vielerlei Hinsicht zur Anwendung gebracht. Man unterscheidet dabei nicht-poröse und poröse Systeme, wobei die porösen Systeme z. B. zur Gasreinigung- und speicherung oder zur heterogenen Katalyse eingesetzt werden. Nicht-poröse Systeme können z. B. als Grundstrukturen für Lumineszenzkonversionsfarbstoffe dienen. Der Einbau von unterschiedlichen Tetraederzentren in Tetraedernetzwerkstrukturen bedingt oft die Ausbildung von Gerüsten mit modifizierten Eigenschaften, die somit besser an potentielle Anwendungen angepasst sein können. Auf dem Gebiet der Boroarsenate (T = B, As) sind erst relativ wenige Verbindungen ausreichend charakterisiert. Durch die Untersuchung der Boroarsenate soll das strukturelle Potential der Verbindungsklasse ausgelotet werden. Hierbei werden die neuen Strukturen sowohl mit Röntgen- als auch mit Neutronenbeugung untersucht, wobei gekoppelte Verfeinerungen zur genaueren Lokalisierung von Wasserstoffatomen angewendet werden. Wasserstoffatome liegen als Gerüst-OH-Gruppen oder in eingelagerten Wassermolekülen vor und können die Eigenschaften der Verbindungen einschneidend beeinflussen.
Neuartige thermoelektrische Generatoren
Laufzeit: 01.10.2008 bis 31.12.2010
Eine Alternative zur bislang hauptsächlich eingesetzten Verarbeitungstechnologie thermoelektrischer Materialien, dem Heißpressen von Pulvern, ist die Aufbringung von dünnen Schichten eines TE-Materials aus Suspensionen auf verschiedene Trägersubstrate. Neben der prinzipiellen Vereinfachung der Prozessierung und somit einer Kostenreduktion bei der Bauteilherstellung und der dadurch gegebenen Möglichkeit der Fabrikation großflächiger TEGs, kann die Dünnschichttechnologie auch zu einer weiteren Effizienzsteigerung des Materials selbst führen.
2023
Investigation of Island Growth on fluidized particles coated by means of aerosol
Akbas, Serap; Chen, Kaicheng; Hoffmann, Torsten; Scheffler, Franziska; Tsotsas, Evangelos
In: Processes - Basel : MDPI, Bd. 11 (2023), Heft 1, Artikel 165, insges. 18 S.
2021
Keramikschäume mit hoher Stegporosität
Dammler, Kathleen; Scheffler, Michael; Scheffler, Franziska
In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau 2021, 1 Online-Ressource (XVIII, 257 Seiten, 111,81 MB) [Literaturverzeichnis: Seite 181-202][Literaturverzeichnis: Seite 181-202]
2020
High-perfomance doctor bladed thermoelectric microlayers
Künzel, Christian; Dammler, Kathleen; Betke, Ulf; Urbaschok, Jens; Scheffler, Franziska
In: Materials and design - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science - Volume 196 (2020), article 109087
2019
Thermische Energiespeicher - Trends, Entwicklungen und Herausforderungen - Thermal energy storage - trends, developments and challenges
Scheffler, Franziska
In: Chemie - Ingenieur - Technik - Weinheim: Wiley-VCH Verl., Bd. 91 (2019), 9, S. 1219-1228
2018
Processing and characterization of tailor-made superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIO-NPs) for pharmaceutical applications
Khalid, Muhammad Kamran; Wachem, Berend; Scheffler, Franziska
In: Magdeburg, 2018, xx, 158 Seiten, Illustrationen, Tabellen, Diagramme
Entwicklung und Testung modifizierter photokatalytisch aktiver TiO2-Beschichtungen für Glasformkörper
Radicke, Susann; Scheffler, Franziska; Seidel-Morgenstern, Andreas
In: Magdeburg, 2018, XXV, 198 Seiten, Illustrationen, Tabellen, Diagramme, 30 cm
2017
Synthesestrategien für thermoelektrische Mikroschichten
Künzel, Christian; Scheffler, Franziska
In: Nachrichten aus der Chemie: Zeitschrift der Gesellschaft Deutscher Chemiker - Weinheim: Wiley-VCH, 2000, Bd. 65.2017, 11
Hochleistungskeramiken für nachhaltige Wärmespeicherung und Kälteerzeugung
Betke, Ulf; Lieb, Alexandra; Rannabauer, Stefan; Scheffler, Franziska; Scheffler, Michael
In: Hochleistungskeramik 2017 / Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e. V. - Lampertheim : ALPHA Informationsgesellschaft mbH ; Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e. V., S. 22-27
Ein nachhaltiger Baustein im Fundament unseres Energiehaus(halt)es - Wärmespeicherung und Wärmetransformation
Betke, Ulf; Lieb, Alexander; Rannabauer, Stefan; Scheffler, Franziska; Scheffler, Michael
In: 16. Sommerkurs Werkstoffe und Fügen - Magdeburg, 08. und 09. September 2017 , 2017 , korrigierte Auflage - Magdeburg : Universitätsbibliothek ; Mook, Gerhard, S. 31-38
Tailored surface properties of ceramic foams for liquid multiphase reactions
Schelm, Katja; Schwidder, Michael; Samuel, Janis; Scheffler, Franziska; Scheffler, Michael
In: Advanced engineering materials - Weinheim : Wiley-VCH Verl., Bd. 19 (2017), Heft 10, Artikel 1700418
Impact of slurry composition on properties of cellular alumina - a computed tomographic study
Betke, Ulf; Dalicho, Sebastian; Rannabauer, Stefan; Lieb, Alexandra; Scheffler, Franziska; Scheffler, Michael
In: Advanced engineering materials - Weinheim : Wiley-VCH Verl., Bd. 19 (2017), Heft 10, Artikel 1700138
Einfluss der Oberflächenmodifizierung auf die Fließeigenschaften von kohäsiven Schüttgütern
Todorova, Zinaida; Scheffler, Franziska; Krüger, Manja
In: Barleben: docupoint Verlag, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2017, X, 136 Seiten - (Micro-macro transactions; Volume 29; Docupoint Wissenschaft), ISBN: 978-3-86912-137-6 [Literaturverzeichnis: Seite 127-132][Literaturverzeichnis: Seite 127-132]
2016
Silane functionalized open-celled ceramic foams as support structure in metal organic framework composite materials
Betke, Ulf; Proemmel, Steven; Rannabauer, Stefan; Lieb, Alexandra; Scheffler, Michael; Scheffler, Franziska
In: Microporous and mesoporous materials - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 239 (2016), S. 209-220
Manufacturing of an electrically conducting cellular Cu-SiC material by metal salt infiltration and chemical reduction (MESCAL)
Betke, Ulf; Sharma, Kashyapa S. K.; Rodak, Andreas; Rannabauer, Stefan; Lieb, Alexandra; Scheffler, Franziska; Scheffler, Michael
In: Materials letters - New York, NY [u.a.] : Elsevier, Bd. 185 (2016), S. 201-203
Manufacturing of reticulated open-cellular aluminum nitride ceramic foams from aqueous AlN suspensions
Betke, Ulf; Lieb, Alexandra; Scheffler, Franziska; Scheffler, Michael
In: Advanced engineering materials - Weinheim : Wiley-VCH Verl., Bd. 19 (2017), Heft 3, Artikel 1600660, insges. 8 S.
Rheology and crosslinking of a low-viscosity SiOC preceramic polymer
Reschke, Verena; Bordia, Rajendra K.; Scheffler, Franziska; Scheffler, Michael
In: Ceramics international - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science . - 2016
Micro-macroporous composite materials - SiC ceramic foams functionalized with the metal organic framework HKUST-1
Betke, Ulf; Proemmel, Steven; Eggebrecht, Jakob G.; Rannabauer, Stefan; Lieb, Alexandra; Scheffler, Michael; Scheffler, Franziska
In: Chemie - Ingenieur - Technik - Weinheim : Wiley-VCH Verl., Bd. 88 (2016), Heft 3, S. 264-273
Modellierung des Kontaktverhaltens feiner adhäsiver Partikel
Mader-Arndt, Katja; Scheffler, Franziska; Altenbach, Holm
In: Barleben: docupoint Verlag, 2017, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg 2016, XII, 171 Seiten - (Micro-macro transactions; volume 26; Docupoint Wissenschaft), ISBN: 978-3-86912-126-0
2015
Direct crystallization of silicoaluminophosphates onto the surface of open-celled SiC foam
Bauer, Carolin; Scheffler, Franziska; Schwidder, Michael
In: Advanced engineering materials - Weinheim: Wiley-VCH Verl., Bd. 17 (2015), 5, S. 656-662
Simulation der Filtrations- und Konsolidierungsdynamik ultrafeiner Partikelsysteme mittels Kombination von Partikelmechanik - Diskrete-Elemente-Methode und Fluiddynamik
Stein, Sören; Scheffler, Franziska
In: Barleben: docupoint Verlag, 2016, XIV, 148 Seiten, Illustrationen, Diagramme, 21 cm - (Micro-macro transactions; Volume 20)
2014
Direct conversion of ethene to propene on Ni-alumino-mesostructured catalysts - synthesis, characterization and catalytic testing
Alvarado Perea, Leo; Seidel-Morgenstern, Andreas; Scheffler, Franziska
In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2014, 161 Seiten [Literaturverzeichnis: Seite 149-154]
2011
Synthese und Untersuchungen zum Bildungsmechanismus sowie zur Charakterisierung bindemittelfreier zeolithischer Molekularsiebe vom Typ Faujasit
Schumann, Kristin; Scheffler, Franziska; Seidel-Morgenstern, Andreas
In: Magdeburg, Univ., Fak. für Verfahrens- und Systemtechnik, Diss., 2011, XII, 105 S., Ill., graph. Darst., 30 cm
Enantiomerentrennung mit molekular geprägten, monolithischen Polymerphasen
Seebach, Axel; Seidel-Morgenstern, Andreas; Scheffler, Franziska
In: Zugl.: Magdeburg, Univ., Fak. für Verfahrens- und Systemtechnik, Diss., 2011: Barleben: docupoint Verl., 2012, XII, 183 S., graph. Darst., 21 cm
Novel open-cellular glass foams for optical Applications
Ohl, Christiane; Kappa, Mathias; Wilker, Viola; Bhattacharjee, Sarama; Scheffler, Franziska; Scheffler, Michael
In: Journal of the American Ceramic Society. - Malden [u.a.] : Blackwell Publishing, Bd. 94.2011, 2, S. 436-441
In situ carbon nanotube formation in templated pores of polymer-derived ceramics
Terry, Craig S.; Scheffler, Franziska; Torrey, Jessica D.; Bordia, Rajendra K.; Scheffler, Michael
In: Advanced engineering materials. - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 13.2011, 9, S. 906-912
Novel-type inorganic foams from preceramic polymers with embedded titania nanoparticles for photo-catalytic applications
Bhattacharjee, Sarama; Ranjan Das, Pratik; Ohl, Christiane; Wilker, Viola; Kappa, Mathias; Scheffler, Franziska; Scheffler, Michael
In: Advanced engineering materials. - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 13.2011, 11, S. 996-1001
2010
Coatings
Scheffler, Franziska; Torrey, Jessica
In: Polymer derived ceramics: from nano-structure to applications / ed. by: Paolo Colombo ... - Lancaster, Pa.: DEStech Publications . - 2010, S. 358-368
Einfluss der Lösungsmittelzusammensetzung auf Adsorptionsgleichgewichte und den Verlauf chromatographischer Trennungen
Gueorguieva, Ludmila; Seidel-Morgenstern, Andreas; Scheffler, Franziska
In: Magdeburg, Univ., Fak. für Verfahrens- und Systemtechnik, Diss., 2010, 195 S., graph. Darst., 21 cm
Analysis of the potential of nonlinear solvent gradients in preparative chromatography
Seidel-Morgenstern, Andreas; Scheffler, Franziska
In: Magdeburg, Univ., Fak. für Verfahrens- und Systemtechnik, Diss., 2010, VII, 132 Bl.
2009
Polymer derived ceramic tapes as substrate and support for zeolites
Scheffler, Franziska; Scheffler, Michael
In: Advances in applied ceramics - Abingdon: Taylor & Francis, Bd. 108 (2009), 8, S. 468-475
Micropatterned ceramic surfaces by coating with filled preceramic polymers
Stern, Edda; Heyder, Madeleine; Scheffler, Franziska
In: Journal of the American Ceramic Society: incorporating Advanced ceramic materials and communications ; a monthly publication devoted to the arts and sciences related to ceramics/ American Ceramic Society - Malden [u.a.]: Blackwell Publishing, Bd. 92 (2009), 10, S. 2438-2442
Crystallization of zeolite MFI under supergravity, studied in situ by 11B MAS NMR spectroscopy
Romanova, E. E.; Scheffler, Franziska; Freude, D.
In: Microporous and mesoporous materials: zeolites, clays, carbons and related materials ; the official journal of the International Zeolite Association - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 126 (2009), 3, S. 268-271
Neuartige Glasschäume mit hoher optischer Transparenz
Ohl, Christiane; Kappa, Mathias; Olschewski, Christina; Wilker, Viola; Bhattacherjee, Sarama; Scheffler, Franziska; Scheffler, Michael
In: Forum der Forschung - Cottbus: BTU . - 2009, 22, S. 133-138
- Max-Planck-Institut Magdeburg, Computational Methods in Systems and Control Theory (CSC), Data, Infrastructure, Software & Computing (DISC), u. a. Martin Köhler
- OVGU/FMB/IWF, u. a. Dr. Ulf Betke
- OVGU/FNW/IfP, Dr. Gordon Schmidt, Peter Veit
- OVGU/FVST/IfV, Dr.-Ing. Andreas Schlinkert
- Verein zur Förderung erneuerbarer Energien im Jerichower Land (VEE)
Seit 10/2009 | Geschäftsführende Leiterin des Chemischen Instituts |
10/2008 | Übernahme des Lehrstuhls für Technische Chemie an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg |
10/2006-9/2008 | Abteilungsleiterin Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE Bayern), Abteilung 3, Erlangen: Photovoltaik und Thermosensorik |
4/2006-9/2006 | Gruppenleiterin Materialien, Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE Bayern), Abteilung 3, Erlangen: Photovoltaik und Thermosensorik |
8/2005-3/2006 | wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik, FAU Erlangen |
8/2003-7/2005 | Feodor-Lynen-Stipendiatin der Alexander-von-Humboldt-Stiftung University of British Columbia, Vancouver, B.C. Arbeitsgruppe C. Fyfe |
9/1998-7/2005 | wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik, FAU Erlangen |
6/1997-8/1998 | Mutterschafts-/ Erziehungsurlaub |
12/1995-5/1997 | Wissenschaftliche Mitarbeiterin, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Institut für Technische Chemie |
8/1994-11/1995 | Mutterschafts-/ Erziehungsurlaub |
6/1993-7/1994 | Wissenschaftliche Mitarbeiterin, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Institut für Technische Chemie |
9/1989-5/1993 | Praxisaspirantur/Forschungsstudium, Technische Hochschule Leuna-Merseburg / Leuna-Werke, Abt. Katalysatoren/ Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Institut für Anorganische Chemie |
9/1983-8/1989 | Studium der Chemie an der Technischen Hochschule Leuna-Merseburg |