Eisenpulver ersetzt künftig Gas als Brennstoff

Strom laut Wissenschaftlern der TU Eindhoven ohne Belastung der Umwelt produzierbar

Prototyp des innovativen Eisenpulver-Brenners (Foto: Bart van Overbeeke, tue.nl)

Eindhoven (pte019/17.09.2018/13:30) – Studenten der TU Eindhoven http://tue.nl bereiten sich schon jetzt auf eine erdgasfreie Zeit vor. Sie wollen
statt des fossilen Brennstoffs feines Eisenpulver zur Wärmeerzeugung
nutzen. Sobald die Körnchen mit Luft in Berührung kommen, oxidieren sie
schlagartig. Dabei entstehen hohe Temperaturen. Der Vorteil des
alternativen Energieträgers: Bei der Verbrennung entsteht kein
Kohlendioxid. Übrig bleibt Rost, der sich recyceln lässt: Er wird wieder
zu Eisen, wenn man ihn mit Wasserstoff behandelt, der per Elektrolyse
gewonnen wird.

Prototyp bereits fertig

Um den gesamten Zyklus umweltverträglich zu gestalten, müsste der
benötigte Strom aus Sonne, Wind und anderen klimaneutralen Quellen
hergestellt werden. Das "Team SOLID" hat bereits einen Prototypen
gebaut, der neben Wärme auch Strom erzeugt. Das brennende Eisen erhitzt
Wasser, das einen Stirling-Motor antreibt. Dieser ist mit einem
Generator zur Stromerzeugung gekoppelt. Die Anlage hat eine Leistung von
20 Kilowatt. Laut den Studenten kann Eisen einen bedeutenden Beitrag
zur umweltverträglichen Energieversorgung der Zukunft leisten.

Eisen gehört zu den am weitesten verbreiteten Elementen auf der Erde.
Die Umwandlung von Rost in Eisen ist eine etablierte Technik, ebenso die
Herstellung von Eisenpulver. Die niederländischen Studenten erwarten,
dass die Kosten deutlich über denen liegen, die bei der Nutzung von
Erdgas entstehen. Wenn man die Senkung der Kohlendioxidemissionen auf
null zusätzlich bewerte, könne die Eisenverbrennung allerdings günstiger
sein.

Industriepartner gesucht

20 Kilowatt sind nicht sonderlich viel. Doch die Technik ist so einfach,
dass ohne weiteres auch großtechnischen Anlagen zur Eisenverbrennung
gebaut werden könnten. Hier ließen sich konventionelle Turbogeneratoren
einsetzen, die Dampf in Strom umwandeln. Die Studenten halten derzeit
nach einem Industriepartner Ausschau, mit dem sie eine
100-Kilowatt-Anlage bauen wollen.

Die Entwicklung ist vor dem Hintergrund einer sinkenden Erdgasförderung
zu sehen. Die niederländische Regierung hat im März dieses Jahres
beschlossen, die Produktion in der Region Groningen, einem der größten
Erdgasfelder der Welt, bis 2022 zu halbieren und bis 2030 völlig
einzustellen. Die Menschen, die dort leben, leiden seit Jahren unter
ständigen Erdbeben, wofür die Gasförderung verantwortlich gemacht wird.

Jetpack "P12": Bemannte Testflüge starten bald
Hightech-Gerät soll 2015 bereits ab 113.000 Euro zu haben sein
 
Jetpack "P12": Das Gefährt soll 2015 marktreif sein (Foto: martinjetpack.com)

Wien/Christchurch (pte013/14.08.2013/10:55) – Ein neuseeländisches Entwicklerteam hat für seinen Jetpack P12 http://martinjetpack.com/blog.aspx eine Flugerlaubnis erhalten. Damit können die Tüftler nun mit bemannten Testflügen beginnen. Dabei dürfen sie jedoch eine Flughöhe von sechs Metern nicht überschreiten. Entwickler Glenn Martin baut schon seit 30 Jahren an dem Ein-Mann-Fluggerät. Für Peter Coker, Chef der Firma Martin Aircraft, die das Gefährt herstellt, ist die Flugerlaubnis ein bedeutender Meilenstein in der Entwicklung des Gerätes. Geht der Plan auf, kommt das Gerät 2015 auf den Markt.

Coker: "Preis wird mit der Zeit fallen"

Den Preis schätzen die Neuseeländer auf 150.000 bis 200.000 Dollar (rund 113.000 bis 150.000 Euro). Firmenchef Coker prognostiziert: "Der Preis wird aber mit der Zeit fallen." Erfinder Martin startete vor über 30 Jahren in einer Garage in Christchurch mit seiner Arbeit an dem Jetpack. Sein Traum war es, ein Fluggerät für jedermann zu erfinden, keine besondere Ausbildung sollte nötig sein.

Das Prinzip des Jetpacks ist simpel: Er besteht aus zwei Zylindern, in denen sich Rotoren drehen, der Rahmen ist aus Carbonfasern gefertigt. Um das Gerät zu fliegen, soll der Pilot in den Rahmen steigen. Vor ihm befinden sich dann zwei Steuerhebel. Auch dank des neuen Designs habe das Unternehmen einen "Quantensprung in Manövrierbarkeit und Leistung" vollbracht.

Vorerst für Ersthelfer und Militär geplant

Bereits Mitte 2014 soll eine Version des Apparates für Ersthelfer (zum Beispiel für die Feuerwehr) und das Militär erhältlich sein. Ein einfacheres Modell ist laut Medienberichten für 2015 anberaumt. Die Geräte werden laut den Entwicklern über einen Fallschirm verfügen. In Österreich können sich hingegen weder die Feuerwehr noch das Bundesheer vorstellen, Jetpacks im Einsatz zu verwenden.

Gerald Schimpf von der Feuerwehr Wien http://bit.ly/VUKSlF sagt auf Nachfrage von pressetext: "In der Theorie klingt das sehr gut, aber was macht ein Feuerwehrmann ohne viel Ausrüstung?" Ähnlich pessimistisch äußert sich das Militär. Michael Bauer vom Bundesheer http://www.bmlv.gv.at glaubt nicht, dass die Jetpacks praktisch wären: "Der Preis kommt mir hoch vor. Da sind wir im Bereich von Drohnen."

Kunststoffherstellung mit Meerrettich
Basler Forscher finden ungiftigen Katalysator
 
Meerrettich: Kann Kunststoffe verträglicher machen (Foto: Wikipedia, ccAnnaReg)

Basel (pte031/19.09.2011/15:31) – Wissenschafter der Universität Basel http://unibas.ch haben ein Enzym aus Meerrettich isoliert, das schädliche Katalysatoren in Kunststoffen für die Medizin und die Lebensmittelindustrie ersetzen kann. Das Enzym begünstigt die sogenannte Polymerisationsreaktion unter Atomtransfer, durch die unter anderem auch Plexiglas entsteht. "Bisher wurden für diese Reaktion hauptsächlich Kupferverbindungen als Katalysator verwendet. Diese schädlichen Stoffe werden aus wirtschaftlichen Gründen kaum zur Gänze aus dem Endprodukt entfernt", erklärt Nico Bruns von der Uni Basel im Gespräch mit pressetext.

Enzym-Promiskuität

Das Katalysator-Enzym gehört zur Klasse der Peroxidasen. Seine eigentliche Aufgabe ist es, Peroxide abzubauen. "Enzympromiskuität – das Erfüllen mehrerer Aufgaben durch ein Enzym – ist relativ häufig, vor allem wenn man die Proteine aus ihrer natürlichen Umgebung entfernt", erklärt Bruns. Deshalb sind Die Basler Forscher auch schon auf der Suche nach anderen Kandidaten, die als Katalysatoren dienen könnten. Das Meerrettichenzym ist aber schon ein guter Anfang. Die Wissenschaftler erwarten, dass mit dem völlig unbedenklichen Eiweiß eine eine große Anzahl von Kunststoffen umweltfreundlicher produziert werden kann. Unter anderem könnten Polystyrol und diverse Acrylate erzeugt werden.

"Auch der Kleber, der den Joghurtdeckel auf den Becher klebt, fällt in die Produktklasse, die durch diese Reaktion erzeugt werden könnte", erklärt Bruns. Die früher verwendeten Katalysatoren waren teilweise giftig und wenig umweltverträglich. Eine industrielle Anwendung wäre laut Bruns gar nicht so schwierig. "Die Enzyme, die wir einsetzen, werden in der Biotechnologie häufig verwendet und sind deshalb im großen Maßstab verfügbar", erklärt der Experte. Ob die Enzyme auch einen billigeren Herstellungsprozess für Kunststoffe erlauben, ist noch nicht geklärt. Es gibt aber schon Firmen, die Interesse an der Technologie bekundet haben.

Besonderer Meerrettich

Das Enzym wurde bisher nur im Meerrettich entdeckt. Bruns glaubt allerdings, dass man es auch durch Fermentationsprozesse herstellen könnte, was aber wesentlich teurer wäre. Die Wissenschaftler vermuten, dass in der erweiterten Familie der Peroxidasen noch weitere nützliche Enzyme zu finden sind. In Zukunft wollen sie auch mit anderen Lösungsmitteln als Wasser arbeiten. Ziel ist es außerdem, den Prozess bei der Reaktion auf molekularer Ebene besser zu verstehen, was auch die Performance verbessern können sollte.

Das zehnte Forum für Produzenten und Anwender von Brennstoffzellen f-cell am 27. und 28. September 2010 in Stuttgart zeigt: Die stationäre, mobile und portable Nutzung von Brennstoffzellen gehört zu den nachhaltigen Energieversorgungslösungen der Zukunft. 2010 setzt die internationale Kongress- und Messeveranstaltung folgende thematische Schwerpunkte: „Brennstoffzellen für Hausenergieversorgung und industrielle Anwendung“ und „Elektromobilität – Brennstoffzellen und Batterien bewegen die Zukunft“. Gefördert wird die f-cell wieder von der EnBW Energie Baden-Württemberg AG. Informationen im Internet: www.f-cell.de.

Stuttgart (eos) – Was vor zehn Jahren für viele noch spekulativ klang, ist heute Gewissheit: Inzwischen versorgen die ersten Brennstoffzellenanlagen Gebäude mit Strom und Wärme. Auch Elektroautos sowie unterschiedlichste netzferne Geräte werden bereits mit Strom aus Brennstoffzellen angetrieben. Das Brennstoffzellen-Fachforum f-cell, das am 27. und 28. September 2010 zum zehnten Mal in Stuttgart stattfinden wird, unterstützt den spannenden Entwicklungsprozess aus den Labors hin zu den Anwendungen in den jeweiligen Märkten. Das Kongress und Messe vereinende Forum legt 2010 einen Themenschwerpunkt auf die Nutzung von Brennstoffzellen für die Versorgung von Industrieanlagen und Wohnhäusern, wo sie als kleine Kraftwerke im Keller mit hohen Wirkungsgraden überzeugen. Derzeit laufen groß angelegte Feldtests. Auf der f-cell berichten Experten vom Stand der Dinge.

Fahrzeuge: Brennstoffzellen und Batterien gleichermaßen wichtig
„Elektromobilität – Brennstoffzellen und Batterien bewegen die Zukunft“ heißt ein zusätzliches Themen-Special der Veranstaltung. „Wir möchten zeigen, dass und wie wir für eine künftige nachhaltige Mobilität beides einsetzen: rein batterieelektrische Autos sowie Elektrofahrzeuge, die den nötigen Strom aus Wasserstoff und Brennstoffzellen beziehen. Die beiden Technologien ergänzen sich und gehören, anders als häufig dargestellt, zusammen“, erklären die Veranstalter. f-cell bildet damit einen Trend in der Branche ab, nicht Brennstoffzellenfahrzeuge alleine sondern Elektromobilität insgesamt in den Blick zu nehmen: „Die Zeiten eines einzigen Antriebskonzepts für alle Anwendungen, für PKW auf Kurz- und Langstrecken, für LKW und Busse, sind endgültig vorbei. Künftig wird es verschiedene Lösungen nebeneinander geben“, sagt Dr. Klaus Bonhoff, Vorsitzender der Geschäftsführung der NOW GmbH Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie in Berlin. Folgerichtig koordiniert die NOW nicht nur die Umsetzung des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie, sondern auch die des Programms Modellregionen Elektromobilität des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung. Die Region Stuttgart war beim Wettbewerb des Bundesverkehrsministeriums erfolgreich und kann jetzt als eine von acht deutschen Modellregionen für Elektromobilität Pilotprojekte mit finanzieller Unterstützung des Bundes starten.

Informationen zur f-cell
Weitere Informationen zur f-cell finden Interessierte im Internet unter: www.f-cell.de. Telefonisch steht die Peter Sauber Agentur unter 0711-656960-50 zur Verfügung. Das aktuelle Programm für die f-cell 2010 wird ab etwa Ende Mai auf der Veranstaltungshomepage abrufbar sein.

Günstige Nanodiamanten für Licht-Computer
Forschern gelingt Herstellung bei normalem Luftdruck
 
Nanoplasma: ermöglicht die Diamant-Fertigung (Foto: case.edu)

Cleveland/Barcelona (pte002/23.10.2013/06:05) – Forschern an der Case Western Reserve University http://case.edu ist es jetzt gelungen, mit einem neuen Verfahren Nanodiamanten bei normalem Luftdruck und normaler Temperatur und somit vergleichsweise kostengünstig zu fertigen. Für Ringe und Schmuck sind solch winzige Diamanten zwar zu klein, doch haben sie großes Potenzial in diversen technischen Anwendungen.

So ist es denkbar, Kunststoffe mit feinem Diamantstaub zu beschichten, um so flexible Elektronik, Implantate oder Geräte zum Verabreichen von Arzneien zu entwickeln. Interessant sind die winzigen Diamanten auch für photonische, also mit Licht arbeitende, Computer der Zukunft. Vor kurzem haben beispielsweise Forscher in Spanien gezeigt, dass ein einzelner Nanodiamant als optischer Schalter dienen kann, der bei Raumtemperatur funktioniert.

Diamanten-Dampf

Das Case-Western-Verfahren punktet durch Einfachkeit. "Es ist kein komplexer Prozess: Ethanol-Dampf wird bei Raumtemperatur und -druck in Diamant umgewandelt", erklärt Mohan Sankaran, Professor für Chemietechnik. Dazu wird der Dampf durch ein Plasma – ein ionisierter, gasähnlicher Materiezustand – geleitet und Wasserstoff beigegeben. Dabei kommt ein Argon-Mikroplasma zum Einsatz, das nicht annähernd so heiß und unkontrollierbar ist wie für Plasmen typisch. "Wir können das in praktisch jedem Labor machen", so der Projektleiter.

Ein Vorteil des Verfahrens ist, dass es Kunststoffe nicht zum Schmelzen bringt, wenn Diamanten aufgetragen werden, was für Hightech-Anwendungen attraktiv ist. Dort kann Diamant durch herausragende Materialeigenschaften punkten – beispielsweise mit seiner Härte, seinen optischen Eigenschaften oder mit seinen Halbleiter-Eigenschaften. Wie groß die praktische Bedeutung der Fertigungsmethode sein wird, hängt freilich davon ab, ob sie auch in industriellem Maßstab funktioniert – was dem Team zufolge prinzipiell der Fall sein sollte, wenngleich es einige Jahre dauern mag, bevor eine günstige Massenproduktion wirklich anlaufen kann.

Schalter für Licht

Ein ganz konkretes Beispiel für das Potenzial von Nanodiamanten in der IT hat erst in der Vorwoche eine in Nature Photonics veröffentlichte Arbeit von Forschern des Institute of Photonic Sciences http://icfo.eu geliefert. Dem Team ist es gelungen, auf Basis eines Nanodiamanten einen optischen Schalter zu realisieren, der im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen mit einzelnen Molekülen nicht stark gekühlt werden muss. Das ist ein Schritt in Richtung integrierter photonischer Schaltkreise und somit optischer Computer, die bei Raumtemperatur funktionieren

Zwei neue Projekte am Karlsruher Institut
für Technologie (KIT) zum hybriden Leichtbau werden vom Land
Baden-Württemberg gefördert: In „HyPro“ entwickelt das wbk Institut für
Produktionstechnik des KIT gemeinsam mit Partnern eine automatisierte
Prozesskette zur wirtschaftlichen Fertigung von Hybridbauteilen, wie sie
vor allem in der Automobilindustrie eingesetzt werden. Das Projekt
„KraSchwing“, an dem das KIT-Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST)
beteiligt ist, zielt darauf, die Belastbarkeit von Strukturen bei
schwingender Beanspruchung zu verbessern.

Insgesamt
fördert die Landesregierung fünf Verbundforschungsprojekte zum hybriden
Leichtbau in Baden-Württemberg mit rund 1,63 Millionen Euro. „Die
geförderten Projekte leisten einen wesentlichen Forschungsbeitrag in der
Automatisierung von Herstellungsverfahren oder in der
Verbindungstechnik von hybriden Leichtbauteilen. Die verstärkte
Zusammenarbeit von Wissenschaft und Wirtschaft in
Innovationspartnerschaften ebnet dabei den Weg für den schnellen
Transfer zukunftsweisender Leichtbautechnologien aus der Forschung in
die industrielle Produktion marktfähiger Produkte“, sagt
Wissenschaftsministerin Theresia Bauer. „Der Leichtbau spielt wegen der
zunehmenden Bedeutung von Ressourcen- und Materialeffizienz für die
Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen im Verarbeitenden Gewerbe eine
immer größere Rolle. Als führender Leichtba
u-Standort hat Baden-Württemberg beste Voraussetzungen, von dieser
Entwicklung zu profitieren“, unterstreicht Wirtschaftsminister Nils
Schmid.

KIT-Präsident
Professor Holger Hanselka weist auf das enorme Potenzial des hybriden
Leichtbaus für zahlreiche industrielle Anwendungen hin: „Der Leichtbau
ermöglicht es, bei vielen Anwendungen – vom Fahrzeug bis zum
Industrieroboter – Rohstoffe einzusparen und damit das Gewicht und den
Energieverbrauch zu senken“, sagt Hanselka. „Mit den beiden neu
geförderten Projekten unterstreicht das KIT seine Forschungskompetenz
und seine Bedeutung als einer der führenden Innovationspartner der
Wirtschaft.“

Beim
hybriden Leichtbau werden Werkstoffverbunde eingesetzt, die aus
verschiedenen Werkstoffen hergestellt oder gefügt sind, beispielsweise
Metall und faserverstärkte Kunststoffe, um die materialspezifischen
Vorteile optimal zu kombinieren. Im Projekt „HyPro –
Technologie-Entwicklungen entlang der RTM-Wertschöpfungskette zur
wirtschaftlichen Herstellung hybrider Bauteile“ ist das wbk Institut für
Produktionstechnik des KIT federführend; Partner sind das
Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT) in Pfinztal bei
Karlsruhe sowie sechs Industrieunternehmen. Ziel des Projekts ist, eine
automatisierte Prozesskette zur wirtschaftlichen Fertigung von
Hybridbauteilen, wie sie vor allem im Automobilbau zunehmend eingesetzt
werden, zu entwickeln. Zugrunde liegt das sogenannte Resin Transfer
Moulding (RTM) Verfahren: Fasermatten werden
in ein Werkzeug eingelegt und mit einem flüssigen Harz-Härter-Gemisch
unter Druck umgossen. Unter Wärmezufuhr reagiert das Harz aus, wodurch
ein fester Körper entsteht. In „HyPro“ untersuchen die Forscher die
einzelnen Schritte der RTM-Wertschöpfungskette – Zuschnitt, Preforming,
Infiltration und Nachbearbeitung – und entwickeln sie weiter. Ein
Schwerpunkt liegt dabei auf dem Vorformen der Endlosfasern (textilen
Halbzeuge) in Kombination mit metallischen Elementen. „Durch das
Drapieren, Positionieren und Fixieren der Fasermatten beim Preforming
entsteht die Grundstruktur des Bauteils“, erklärt „HyPro“-Projektleiter
Professor Jürgen Fleischer, Leiter des wbk Instituts für
Produktionstechnik des KIT. Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts sind
Werkzeugtechnologien für die Infiltration des vorgeformten Bauteils mit
Harz, besonders auf der Dichtungstechnik der Form. Abschließend werden
die Ergebnisse anhand eines vom Projektpartner Porsche AG konstruierten
Demonstra
tors validiert. Das Projekt „HyPro“ wird vom Land Baden-Württemberg mit
knapp 400 000 Euro gefördert; das Gesamtvolumen beträgt rund 1,4
Millionen Euro.

Im
Projekt „KraSchwing“ arbeiten das Deutsche Zentrum für Luft- und
Raumfahrt (DLR) in Stuttgart, das Institut für Fahrzeugsystemtechnik
(FAST) des KIT und das Naturwissenschaftliche und Medizinische Institut
(NMI) in Reutlingen gemeinsam mit sechs Unternehmen daran, die
Verbindungstechnik zwischen faserverstärkten und metallischen
Hybrid-Leichtbauteilen zu optimieren. Ziel ist, besonders die
Belastbarkeit sowohl von verklebten als auch von innovativ verschraubten
Strukturen bei schwingender Beanspruchung zu verbessern.

Die
Ausschreibung des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst
sowie des Ministeriums für Finanzen und Wirtschaft, in der sich
landesweit fünf Konsortien aus Forschung und Industrie durchgesetzt
haben, ist Teil einer breit angelegten Strategie zur Förderung des
Leichtbaus in Baden-Württemberg.

Das
Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Körperschaft des
öffentlichen Rechts nach den Gesetzen des Landes Baden-Württemberg. Es
nimmt sowohl die Mission einer Universität als auch die Mission eines
nationalen Forschungszen
trums in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Thematische Schwerpunkte der
Forschung sind Energie, natürliche und gebaute Umwelt sowie Gesellschaft
und Technik, von fundamentalen Fragen bis zur Anwendung. Mit rund 9000
Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, darunter knapp 6000 in Wissenschaft
und Lehre, sowie 24 000 Studierenden ist das KIT eine der größten
Forschungs- und Lehreinrichtungen Europas. Das KIT verfolgt seine
Aufgaben im Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation.

Europäische Energiekonzerne schlagen »Neugestaltung« der EU-Energiepolitik vor

12.09.2013: Ausstieg aus den Systemen der Einspeisetarife für erneuerbare Energien,

Absicherung konventioneller Kraftwerke durch Kapazitätsmechanismen,

Neuverhandlung der Klimaschutzziele – so ließen sich die gestern unterbreiteten

Vorschläge von neun großen europäischen Energiekonzernen interpretieren.

Allerdings ist der bislang bekannt gewordene Wortlaut recht vage und ließe auch

andere Interpretationen zu.

Die Energiekonzerne Enel, Eni, Eon, Gas Natural Fenosa, Gas Terra, GdF Suez,

Iberdrola, RWE und Vattenfall haben in einer gemeinsamen Erklärung auf die

»Risiken der aktuellen

Energiepolitik der EU« hingewiesen. Bei einer Anhörung im Europäischen Parlament

beklagten der Vorstandsvorsitzende von GdF Suez, Gérard Mestrallet und der

Vorstandsvorsitzende von Eni, Paolo Scaroni, einen Mangel an »energiepolitischen

Rahmenbedingungen mit einer stabilen und berechenbaren Basis«. Die neun

Unternehmen, die in ähnlicher Weise bereits im Mai an den Europäischen Rat

appellierten, forderten in drei verschiedenen Bereichen Maßnahmen auf europäischer

Ebene: »Preisanstieg begrenzen«, »Strom- und Gasversorgung sichern« sowie

»Neue Klimaziele für Europa«. Zu Letzterem gehören demnach eine »Belebung und

Stärkung des europäischen Emissionshandels« und ein »neues, ambitioniertes, aber

realistisches Ziel zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen bis 2030«. Die

Konzerne fordern auch eine »Integration der ausgereiften Erneuerbare-Energien-

Technologien« und eine »Anpassung« der Fördersysteme, »sodass diese den

Bedingungen des Strommarkts gerecht werden«. Die »jüngsten Erneuerbare-Energie-

Technologien« sollten »durch Forschungs- und Entwicklungsmaßnahmen statt durch

Produktionssubventionen« gestärkt werden. Gleichzeitig fordern die Energieriesen für

alle Erzeugungsarten – also insbesondere auch für fossile und nukleare Energien,

dass zügig EU-Richtlinien »für einheitliche und diskriminierungsfreie

Kapazitätsmechanismen« ausgearbeitet werden.

Ihre Vorschläge wollen die Unternehmen demnächst »den wichtigsten europäischen

Staatschefs« unterbreiten, damit sich der Europarat im Februar und März 2014 damit

befasst.

Meilin Liu (l.) und Yu Chen mit beschichteten Scheiben (Foto: Moore, gatech.edu)

Atlanta (pte004/16.03.2018/06:15) –

Mit einem neuen Katalysator können Brennstoffzellen noch schneller Strom
produzieren. Das ist beispielsweise wichtig, wenn sie Elektroautos mit
Energie versorgen sollen. Wenn plötzliches Beschleunigen nötig ist,
steht immer genügend Strom zur Verfügung. Den Katalysator haben der
Materialwissenschaftler Professor Meilin Liu von der Hochschule Georgia
Tech http://gatech.edu und sein Doktorand Yu Chen entwickelt.

Sauerstoff als Hindernis

Heutige Brennstoffzellen sind relativ schwerfällig, was
die Stromerzeugung betrifft. Das liegt an einem chemischen Engpass. Die
Versorgung der Zelle mit Sauerstoff aus der Luft, den diese benötigt,
um Strom zu erzeugen, ist eher schleppend. An der Anode werden dem
Wasserstoff Elektronen entzogen – man spricht von Oxidation. Diese
fließen durch einen externen Stromkreis und versorgen so einen
Verbraucher, den Motor eines Elektrofahrzeugs beispielsweise. Sie landen
an der Kathode. Dort nimmt Sauerstoff die Elektronen auf, der
Stromkreis schließt sich. Der jetzt positiv geladene Wasserstoff und der
negativ geladene Sauerstoff vereinigen sich zu Wasser.

In dieser Kette ist Sauerstoff das Hindernis.
Wasserstoff ist in der Lage, Elektronen so schnell abzugeben, dass der
Sauerstoff mit der Aufnahme nicht mitkommt. Er ist achtmal langsamer.
Der neue Katalysator wirkt wie ein Turbolader in einem
Verbrennungsmotor. Er sorgt dafür, dass mehr Sauerstoff in den Zylindern
landet, sodass die Leistung letztlich signifikant steigt.

Zweigeteilter Nano-Kat

Der neue Kat basiert, wie so viele technische
Fortschritte, auf der Nanotechnologie. Es ist ein zweistufiger Prozess.
Zunächst sorgt der Katalysator dafür, dass Sauerstoff Elektronen, die
der Wasserstoff auf der anderen Seite des Stromkreises liefert, schnell
aufsaugt. Es entstehen negativ geladene Ionen, die sich in der Struktur
der Nanopartikel einnisten. Von dort aus gelangen sie zu ihrer
Endposition und vereinigen sich mit Wasserstoffionen.

"Der Sauerstoff bewegt sich sehr schnell und dringt in
die Brennstoffzelle ein. Dort trifft er auf ionisierten Wasserstoff", so
Liu. Oder auf Methanmolküle, wenn die Brennstoffzelle damit versorgt
wird. In diesem Fall entsteht allerdings nicht nur Wasser, sondern auch
Kohlendioxid. Die Nanopartikel sind zweigeteilt. Beide basieren auf
Kobalt, das in Sektion eins mit Barium und in Sektion zwei mit dem
Seltenerdmetall Praseodym angereichert ist. Bisher wird das Element
genutzt, um hochfeste Magnesiumlegierungen und Dauermagnete
herzustellen.

Das Licht der Sonne nutzen
 .Transparente Solarzelle 

Die organische Photovoltaik und etwas breiter gefasst die organische Elektronik sind Forschungsthemen, die ganz konkret nachhaltige Energiegewinnung versprechen – mit dem Licht der Sonne. Das Schwerpunktprogramm „Elementarprozesse der Organischen Photovoltaik“ geht neue Wege zu einer nachhaltigen Energieversorgung und bringt viele Disziplinen zusammen. Das etwas breiter gefasste Thema "Organische Elektronik" stand auch im Mittelpunkt des vierten „Chemical Sciences and Society Symposium“ (CS3) im September 2012 in San Francisco. Die Konferenz zeigte auch das wirtschaftliche Potenzial solcher Technologien.
Organische Photovoltaik
Organische Elektronik
 SeitenanfangOrganische Photovoltaik
 .Messplatz für Solarzellen 

 Nachhaltige Forschung steht im Zentrum des Schwerpunktprogramms „Elementarprozesse der Organischen Photovoltaik“, das neue Wege zu einer nachhaltigen Energieversorgung verspricht. Denn Alternativen zum Verbrauch fossiler Brennstoffe mit den bekannten Folgen würden eines der größten Probleme der Menschheit lösen. Dabei sind organische Solarzellen laut Karl Leo, Leibniz-Preisträger 2002 und Sprecher des Schwerpunktprogramms vom Institut für Angewandte Photophysik der Technischen Universität Dresden, aus zwei Gründen interessant: „Die für die Herstellung verbrauchte Energie ist nach einigen Monaten Laufzeit wieder zurückgewonnen. Und die Solarzellen basieren auf Kohlenstoff, den es fast in beliebiger Menge und leicht verfügbar gibt.“ In beiden Punkten unterscheidet sich diese Technologie beispielsweise von siliziumbasierten Systemen. Doch bevor organische Photovoltaik eine echte Alternative wird, muss es der Forschung noch gelingen, die Lebensdauer und die Effizienz der Zellen zu erhöhen.

Daran arbeitet das Schwerpunktprogramm mit einem interdisziplinären Ansatz aus Chemie, Physik und den Ingenieurwissenschaften; laut Leo überwindet es dabei die immer noch stark fakultätsbezogenen Strukturen der Universitäten. „Für die Grundlagenforschung liegen die Herausforderungen bei der organischen Photovoltaik besonders in dem Verständnis, was in der sogenannten aktiven Schicht genau passiert“, berichtet er. Diese Schicht ist nur wenige Nanometer dick: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler versuchen, die Nano-Strukturen zu vermessen und dann auch zu kontrollieren. Neugewonnene wissenschaftliche Erkenntnisse auf diesem Gebiet haben dazu beigetragen, dass die Firma Heliatek, die als Spin-off in Dresden und Ulm entstanden ist, 2012 mit 10,7 Prozent ihren eigenen Effizienz-Weltrekord weiter steigern und Anfang 2013 sogar 12 Prozent kalibrierte Effizienz melden konnte.

Heliatek ist ebenso wie das Unternehmen Novaled ein Zeichen für den im wahrsten Sinn des Wortes produktiven Standort Dresden. Wie innovativ und Erfolg versprechend Forschung und Entwicklung dort ineinandergreifen, zeigt auch der Zukunftspreis des Bundespräsidenten, den Karl Leo, Martin Pfeiffer, Chief Technical Officer von Heliatek, und Jan Blochwitz-Nimoth, Chief Scientific Officervon Novaled, 2011 gemeinsam erhielten. Während organische Photozellen erst in Kürze auf den Markt kommen, sind organische Leuchtdioden (OLEDs) wie die von Novaled bereits ein kommerzieller Erfolg. Sie kommen beispielsweise in Smartphone-Displays zum Einsatz und sparen dort wertvolle Energie ein.

Über Dresden hinaus hat das Schwerpunktprogramm „Elementarprozesse der Organischen Photovoltaik“ auf dem Gebiet der organischen Photovoltaik für eine deutschlandweite, rege und interdisziplinäre Community gesorgt. Besonders stolz ist Leo auf den wissenschaftlichen Nachwuchs: „Vier unserer weiblichen Nachwuchskräfte sind mittlerweile auf Professuren berufen.“ Auch darauf basiere eine funktionierende wissenschaftliche Gemeinschaft. Zudem benennt Leo die Ausbildung als eine der vornehmsten Aufgaben der universitären Wissenschaft.

Spezielles Gen macht Deodorants überflüssig

ABCC11 unterdrückt Schwitzen – "Betroffene" nutzen keine Entriecher

(pte004/19.01.2013/06:15) – Menschen mit dem Gen ABCC11 schwitzen
nicht unter den Achseln, was das Benutzen von Deodorants für diese
Personen völlig überflüssig macht, meinen britische Forscher der
University of Bristol http://bris.ac.uk . Die Wissenschaftler haben 17.000 Frauen und ihre Kinder auf das Gen
untersucht und sie nach ihrem Gebrauch von Deos befragt. Zwei Prozent
der Mütter hatten das bestimmte Gen, das sie nicht schwitzen lässt.
Dementsprechend entwickeln diese Personen auch keinen Schweißgeruch.

"Ein wichtiges Ergebnis dieser Studie bezieht sich auf diejenigen
Personen, die nach ihrem Genotyp keinen Achselschweißgeruch
produzieren", sagt der Leiter der Studie, Ian Day. Ein Viertel dieser
Personen erkenne bewusst oder unbewusst, dass kein Geruch produziert
wird. Diese Menschen verwenden auch keine Deodorants.

Anwendung auch soziokulturell geprägt

Überraschend ist für die Forscher, dass nur etwa ein Fünftel derjenigen,
die keinen Geruch erzeugen, auf Deos verzichten. "In Nordostasien
benutzen nur sieben Prozent der Menschen Deos, das Achsschweiß-Gen haben
weniger als ein Prozent", sagt Studienleiter Day. Es scheint also
soziokulturell bestimmt zu sein, dass in Europa so viele Menschen Deos
benutzen – auch wenn sie es gar nicht brauchen.

Selbst eine Hyperhidrose – das krankhafte Schwitzen – ist eigentlich gar
nicht unbedingt mit schlechtem Geruch verbunden, meint Waldemar
Schreiner, Oberarzt der Thoraxchirugie des Universitätskrankenhaus
Erlangen http://www.thoraxchirurgie.uk-erlangen.de , gegenüber pressetext. Hyperhidrose-Patienten litten häufig weniger
unter dem Geruch, sondern eher unter den Schweißabsonderungen und den
Schweißflecken auf der Kleidnung.