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Kategorien-Archiv: 3- Energie (News)

Silber-Nanodraht senkt Kosten für organische Solarzellen

19 Samstag Okt 2013

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Schlagwörter

Solarzellen

14.05.2013 12:31

Blandina Mangelkramer Kommunikation und Presse

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Wie lassen sich organische Solarzellen lichtdurchlässig herstellen und das ganz ohne den teuren Rohstoff Indium – dieser Frage sind Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) nachgegangen und haben die Antwort in feinsten Silberdrähten gefunden. Sie haben die bisher üblichen Elektroden aus Indiumzinnoxid (ITO) durch Silber-Nanodrähte ersetzt, welche vor allem mit geringeren Kosten für Material und Verarbeitung punkten. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher jüngst in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Advanced Energy Materials (1).

Organische Solarzellen unterscheiden sich deutlich von gewöhnlichen Siliziumzellen, die aus Freilandanlagen oder von Hausdächern bekannt sind. Die für den Photoeffekt verantwortlichen Schichten bestehen bei organischer Photovoltaik aus rein synthetisch hergestellten Materialien, speziellen Polymeren und Fullerenen. Mit dem synthetischen Material verbinden sich viele Vorteile: Die Solarzellen sind dünn wie Klarsichthüllen und biegsam. Sie können lichtdurchlässig und in verschiedenen Farben hergestellt werden. Durch diese Besonderheiten eignen sie sich – anders als kristalline Solarzellen – auch für den Einsatz in Textilien und als Gestaltungselemente in der Architektur, beispielsweise an Fassaden oder in Fenstern.

Organische Solarzellen unterscheiden sich deutlich von gewöhnlichen Siliziumzellen, die aus Freilandanlagen oder von Hausdächern bekannt sind. Die für den Photoeffekt verantwortlichen Schichten bestehen bei organischer Photovoltaik aus rein synthetisch hergestellten Materialien, speziellen Polymeren und Fullerenen. Mit dem synthetischen Material verbinden sich viele Vorteile: Die Solarzellen sind dünn wie Klarsichthüllen und biegsam. Sie können lichtdurchlässig und in verschiedenen Farben hergestellt werden. Durch diese Besonderheiten eignen sie sich – anders als kristalline Solarzellen – auch für den Einsatz in Textilien und als Gestaltungselemente in der Architektur, beispielsweise an Fassaden oder in Fenstern.

Dem FAU-Wissenschaftler Fei Guo gelang es nun, ITO durch feinste Silberdrähte als Elektroden zu ersetzen. Guo ist Mitglied der Forschergruppe, die von Prof. Dr. Christoph Brabec, Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Werkstoffe der Elektronik und Energietechnik), koordiniert und von den Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Marcus Halik, Prof. Dr. Dirk Guldi und Prof. Dr. Erdmann Spiecker unterstützt wird. Die Forscher spannten ein Drahtnetz mit einer Dicke im Nanometerbereich über die photoaktive Schicht der Solarzellen: elektrisch leitfähig und gleichzeitig grobmaschig genug, um genügend Licht in die Zelle und durch sie hindurch zu lassen. Die Tests an Referenzzellen ergaben, dass diese neue Variante bezüglich ihrer Leistung gleichauf liegt mit den konventionell hergestellten organischen Solarzellen. Mit 63 Prozent Füllfaktor – einer der Indikatoren für die Effizienz von Solarzellen – erreichten die Forscher sogar den höchsten bisher dokumentieren Wert für organische Solarzellen, die in einem reinen Druckverfahren hergestellt wurden. Bei mehr als 50 hergestellten weiteren Zellen bewegte sich der Füllfaktor mit 58 bis 62 Prozent nur geringfügig darunter.

Neben ähnlicher Leistungsfähigkeit bietet das neue Material jedoch deutliche Vorzüge: Silber-Nanodraht ist wesentlich günstiger als ITO und auch die Produktion wird kostengünstiger und weniger energieintensiv: Semitransparente Solarzellen können nun komplett im Druckverfahren produziert werden. Die einzelnen Komponenten sind dabei in Flüssigkeit gelöst und werden als Tinte auf eine dünne Plastikfolie nacheinander aufgedruckt und getrocknet. Der Vakuumprozess entfällt. Auf vergleichsweise einfache Weise können so riesige Solarbögen hergestellt werden.

Die jetzt vorgelegten Forschungsergebnisse sind darüber hinaus relevant für organische LEDs, die derzeit unter anderem als Beleuchtung von Handydisplays dienen, sowie für intransparente organische Solarzellen. Laptopnutzer könnten ihr Gerät in Zukunft zum Beispiel direkt über die Notebooktasche laden, in deren Stoff eine solche intransparente Solarzelle eingenäht ist. Auch hier zeigen die Silber-Nanodraht-Elektroden potenzielle Stärken: Sie sind deutlich biegsamer als ITO-Elektroden, welche bei starker Beanspruchung leichter brechen.

Die Arbeit entstand im Rahmen des Exzellenzclusters Engineering of Advanced Materials (EAM), der eine Brücke zwischen Grundlagenforschung und der praktischen Anwendung schlägt. Die FAU-Wissenschaftler zeigen mit ihren Ergebnissen Einsparpotenziale auf, die die Technik für neue Massenmärkte attraktiv macht. Langfristig könnten sie damit sogar der konventionellen Photovoltaik auf Hausdächern oder im Freiland Konkurrenz machen.

1) Advanced Energy Materials (2013)/doi: 10.1002/aenm.201300100

Weitere Informationen für die Medien:
Prof. Dr. Christoph Brabec
Tel.: 09131/85-25426
christoph.brabec@ww.uni-erlangen.de

Fortschritte bei der Nutzung von Mikroorganismen für die Erzeugung von elektrischer Energie

02 Mittwoch Mär 2011

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Künstliche Intelligenz

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Ulrike Rolf
Presse und Kommunikation

Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig

01.03.2011 09:36
Weltweit erforschen Wissenschaftlerteams, wie man Mikroorganismen zur Energiegewinnung nutzen kann. An der Technischen Universität Braunschweig ist das Team von Prof. Dr. Uwe Schröder diesem Ziel näher gekommen. Die Ergebnisse dieser Forschung sind jetzt in drei Artikeln renommierter Fachzeitschriften veröffentlicht worden.
Das Braunschweiger Forscherteam beschäftigt sich seit längerem mit elektrokatalytisch aktiven Bakterien. Ziel ist es, mit Hilfe dieser Biofilme eine neue Technologie zu entwickeln. Sie soll es unter anderem ermöglichen, niedrigenergetische Biomasse, wie zum Beispiel Abwasser, zur Gewinnung von elektrischer Energie oder zur Produktion von wertvollen Grundstoffen zu nutzen. Dieses Technologiekonzept ist seit längerem unter dem Schlagwort „mikrobielle Brennstoffzelle“ oder „mikrobielle Bioelektrochemische Systeme“ bekannt.

Der Weg vom im Labormaßstab erfolgreichen Konzept zur fertigen Technologie ist allerdings noch lang. Es müssen noch fundamentale und technologische Fragen beantwortet werden. Drei Bausteine auf diesem Weg können jetzt die Forscher aus Braunschweig in Zusammenarbeit mit externen Kooperationspartnern beisteuern………….



Kontakt
Prof. Dr. Uwe Schröder
Institut für Ökologische und Nachhaltige Chemie
E-Mail: uwe.schroeder@tu-braunschweig.de
Tel.: +49(0)531 391 8425

Dr. Falk Harnisch
Institut für Ökologische und Nachhaltige Chemie
E-Mail: f.harnisch@tu-braunschweig.de
Tel.: +49(0)531 391 8428

Weitere Informationen:
http://www.tu-braunschweig.de/oekochemie/akschroeder

25 Fachkräfte aus der Stahlindustrie auf Fortbildungsreise durch Deutschland und Europa

16 Sonntag Jan 2011

Posted by ADFT in 1- News, 2- Fortbildungsreisen, 3- Energie (News), 4- Stahl (News), 5- Recycling (News)

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Frank Gerhardt. ADFT e.V. Pressemitteilung

Die Akademie der führenden Technologien e.V. (ADFT e.V.) , Frau Dipl.Ing. Nina Buesing, und Herr Gerd Koeroska haben mit Unterstützung der Russischen Staatlichen Metallurgischen Abendhochschule, Frau Prof. Alevtina P. Bobyreva, eine Fortbildung  für 25 Fachleute der  Stahl- und Schrottbranche  aus Deutschland, Russland und der Ukraine veranstaltet und die technischen Fortschritte in diesem Wirtschaftssektor gezeigt.

Vom 28.11.2010 bis 05.12.2010 konnten 25 Fachleute der  Stahl- und Schrottbranche  aus Deutschland, Russland und der  Ukraine  die führenden Technologien von 15 völlig unterschiedlichen Unternehmen kennen lernen, welche sich auf die Vorbereitung und Verarbeitung von Schrott spezialisieren. Das Fortbildungsprogramm  könnte man auch  eine Reise in die technische Welt nennen. Eine Reise mit vielen Stationen, vielen Vorträgen in den Schulungsräumen der Betriebe und deren Besuche.

Die Fortbildungsreise begann am Flughafen in Frankfurt am Main, wo alle sich trafen. In einem komfortablen Bus ging es zuerst nach Petange in Luxemburg. Im Bus kamen schon die ersten Fragen:

Teilnehmer: “Was ist das Ziel von  ADFT?“

Dipl. Ing. Nina Buesing: „Das Ziel von  ADFT  e.V. ist  es, für Fach- und Führungskräfte einen Weg zu mehr beruflicher Kompetenz zu schaffen.  Der Alltag stellt im Beruf viele Aufgaben. Deswegen befinden sich die Lernziele in einem lebendigen Prozess. Die Teilnehmer profitieren vom Austausch mit erfahrenen Experten und dem Wechsel zwischen theoretischen und praktischen Phasen.“

Telnehmer: “Wie werden die Technologien zur Vorstellung bei der Fortbildung ausgesucht?“

Gerd Köroska: „In erster Linie, nach den Interessen der Teilnehmer und zweitens nach den erkennbaren Trends zur besseren Ausnutzung der Rohstoffe und Möglichkeiten der Modernisierung  ihrer bestehenden Anlagen und deren Wirtschaftlichkeit.“

Der erste Tag begann mit Herrn Dietmar Kajnath, der die Technologien im Recycling vorstellte. Daraufhin die Firmengruppe Recylux lernte man in Aubange, Belgien, den Schrottplatz der Firma Recylux Beldique S.A., und in  Saulnes, Frankreich, den Schrottplatz der Firma Recyfrance SAS kennen. Das Kerngeschäft diese Gruppe besteht in der Wiederverwertung von metallhaltigen Abfällen, die aus Konsumgütern entstammen, wie Altfahrzeuge, Elektronikschrott, Industrieabfälle, Bau- und Abbruchabfällen.  In Aubange waren ein 3000 PS Metso Lindemann Schredder mit Andrin Magneten bei der Arbeit und in Saulnes – die Restaufbereitung der Schredderprodukte in verwertbare Bestandteile durch Nichteisen – Trennung, trocken und schwimmend, zu besichtigen.

Als Höhepunkt des Tages könnte man den Besuch der Firma Andrin in Villers-la-Montagne bezeichnen. Die Andrin S.A. ist in der allen Etappen der Entwicklung und des Einsatzes des Magnetismus in der Industrie tätig, von der praktischen Forschung bis zur Einrichtung der Magnetanlagen. Andrin S.A. ist ein anerkannter Partner bei Eisen- und  Stahlbetrieben und Stahlbaubetrieben. Die magnetischen oder elektromagnetischen Geräte zum Heben verbinden Leistung, Dauerhaftigkeit, Zuverlässigkeit und Produktivität. Es können rohe oder fertige, kalte oder warme (bis 650oC) Produkte befördert werden. Durch Anwendung von elektrischen und elektronischen Ausrüstungen ist auch die Automatisierung möglich. Durch Nutzung der ferromagnetischen Eigenschaften der Elemente werden  lose oder feste Produkte im ständigen Fluss sortiert, gereinigt, selektiert und getrennt. Es sind mehrere Baureihen von Anlagen entwickelt: Magnetische Blöcke und Scheiben, magnetische Overbands, magnetische Rollen, Scheideanlagen mit Drehgehäusen, magnetische Rutschen und Rinnen. Es werden auch Anlagen zur Entmetallisierung gebaut. Es werden zwei unterschiedliche Verarbeitungstechnologien auf Grundlage der Foucault’schen Ströme angeboten: Erkennung plus Aktion oder Induktion durch hochfrequenten Magnetfluss. Zu Leistungen der Firma Andrin gehören Erneuerung, Reparatur und Bewicklung von drehenden und statischen Elektromaschinen. Diese Firma ist ein anerkannter Fachbetrieb in diesem Industriezweig.

Weiter in Bexbach wurden von Herrn Dietmar Kainath die verschiedene Systeme von mobilen Schrottscheren und ein interessanter Schienenknacker für den Anbau an eine Umschlagmaschine von der Firma Kinshofer-HKS präsentiert. Diese Firma hat die neue Baureihe seiner Mehrschalengreifer vorgestellt und im Vortrag erklärt.

In St.Ingbert und Homburg wurde der neueste Stand der Transport-Logistik mit Absetz- und Abroll-Container der Firma Gergen-Jung präsentiert. Herr Dierstein zeigte sehr anschaulich und kompetent die Vorteile des Schrott- Transports durch die in Europa üblichen Containersysteme und führte sie auch vor. Es konnte sogar eine auf den neusten Stand der Technik stehende Verzinkerei der Bauteile besichtigt werden.

In Kehl am Rhein hatte die Firma BSE zum Besuch in Badische Stahlwerke eingeladen. Die Badische Stahlwerke GmbH (BSW) ist eines der leistungsfähigsten Elektrostahlwerke der Welt und produziert Betonstahl und Walzdraht für Europa. Vom Schrott zum Stahl werden nur vier Stunden gebraucht! Die Badische Stahl Engineering GmbH versteht sich als Dienstleistungsbetrieb zur Effizienz- und Leistungssteigerung in der Elektrostahlindustrie weltweit. Die Beratung beinhaltet die umfassende Analyse von Stahl- und Walzwerken, die Erarbeitung von Zukunftskonzepten sowie deren fachliche Begleitung in der Umsetzung. Neben ständigen Verbesserungen in der Stahlherstellung ist das Bewusstsein für Umweltschutz und Arbeitssicherheit ein wichtiger Bestandteil der Werkskultur. Beispielhaft ist die Vorreiterrolle bei der technischen Bewältigung des Problems der Dioxinreduzierung in der Elektrostahlherstellung. Im Recyclingverfahren ist auch die Weiterverarbeitung der bei der Stahlherstellung anfallenden Nebenprodukte wie Stahlwerksschlacke, Zunder und Elektroofenstaub  eingeschlossen.

In Karlsruhe wurde die Firma Cronimet, welche zu den größten Firmen im Ankauf und Handel von Edelstahlschrott gehört, besucht. Dort werden verschiedene Prüfverfahren verwendet, wie die sofortige Oberflächenanalyse und spätere Analyse des Materials von ausgebohrten Proben, um eine absolute Sortenreinheit für die weiterverarbeitende Industrie zu gewährleisten.
Nicht weit von Karlsruhe in dem netten Ort Bad Schönborn konnte einer der Markt führenden Hersteller von mobilen Umschlagmaschinen, die Firma Terex-Fuchs besucht werden. Dort wurde im letzten Jahr, das durch die Wirtschaftskrise geprägt war, sehr viel an neuen Strukturen und einer Neuaufstellung der Produkte für die Zukunft gearbeitet und investiert. Durch das neu eingerichtete „Applications Center“ konnte das Programm für Spezialmaschinen erweitert werden. Eine große Rolle spielen jetzt in zunehmendem Maße die elektrisch angetriebenen Umschlagmaschinen.

Auch Firma Liebherr gehört zu den Marktführern im Umschlag von Gütern und bietet eine große Vielfalt eigens für den  Materialumschlag konzipierter Maschinen und Technologien an. In Dortmund wurde die Gruppe von Herrn Scheuerl und Frau Zabolotnova empfangen und über ein neues Vertriebs- und Ersatzteilcenter in der Region Moskau informiert. Eine neue Produktionsstätte bei Nischnyi Novgorod wurde vorgestellt. Die hohen Traglasten der Liebherrmaschinen und deren schnelle Arbeitsabläufe bilden die Voraussetzung für einen leistungsfähigen industriellen Umschlagbetrieb und eine Vielzahl von Ausrüstungsvarianten optimiert den Maschineneinsatz.

Im Vortrag von Firma HGT- Hydraulikgreifer Technologie GmbH hat Herr Kauschke über die ewigen Probleme bei den Greifern gesprochen, wie z.B. die Undichtigkeit und Empfindlichkeit der bisher verwendete integrierte Drehköpfe von Indexator oder Thumm. Die Reparatur dieser Rotatoren vor Ort führt immer wieder zu großen Schwierigkeiten. Dafür bietet HGT optional einen neuen Drehantrieb, ähnlich dem System wie Liebherr es verwendet, an. Dieses System ist einfach zu ersetzen. Die Greifer wurden an den hochbelasteten Stellen durch Verschleißbleche aus Hardox450 verstärkt, wie auch die auswechselbaren Zahnspitzen.

Auf der so genannten Schrottinsel in Duisburg, wo sich auf dem Gelände des größtem Binnenhafens Europas die Firma TSR befindet, wurden die Produkte der Firma Akros-Henschel in ihrer Aktion demonstriert. Später im Vortrag  wurde von Herrn Ressel die ganze Produktreihe vom Schredder über stationäre, mobile, auch semi-mobile Schrottscheren bis hin zu den Pressen vorgestellt. Akros Henschel hat besonders lange Erfahrung in dieser Produktsparte und zeigt ständig technische Innovationen.

Am Ende der Reise in Born auf dem größten Schrottplatz von Holland, wo sich die Firma Euregio Recycling befindet, wurden eine neue 1.250 Tonnen Metso Lindemann Schrottschere und ein Metso Lindemann Schredder vorgeführt und ausgiebig durch Herrn Kokot und Herrn Babuschkin erklärt. Das besondere an dieser Schere ist, dass sie völlig eingekleidet ist, um die Lärmschutzbestimmungen in Holland zu erfüllen. Dies gilt auch für den Schredder und sämtliche Bänder. Die spätere Werkbesichtigung der Firma Metso Lindemann GmbH in Düsseldorf, wo die Herstellungsschritte eines großen Schredders beobachtet werden konnten, beeindruckte alle Teilnehmer. Die große Erfahrung von Metso Lindemann ist in der Vielfalt und Qualität der Einzelkomponenten und deren Komposition verborgen.

Den Schlagbrecher „Terminator“ präsentierte Herr Litau  von der Firma BLN Group in seinem Vortrag. Diese Schlagbrecher sind in der Lage große und dicke Gussstücke oder Stahlschlackebrocken auf Grund ihrer großen Einzelschlagenergie von bis zu 180.000 Joule per Schlag zu zertrümmern.

Als roter Faden führte durch alle Besichtigungen und Vorträge die Überzeugung, dass jetzt die Zeit der Verfeinerung, Leistungssteigerung, Energieeinsparung gekommen sei, um die Qualität zu verbessern, das Produkt aufzuwerten und es kostbarer zu machen. Es müssen nicht neue Maschinen erfunden, sondern die bestehenden Systeme verfeinert werden. Durch die Verfeinerung werden die Maschinen immer effizienter, schneller,  gründlicher und emissionsärmer.

Deswegen ist eine Fortbildung in den führenden Technologien die sicherste Investition in die Zukunft des praktischen Wissens, wo gleichzeitig persönliche Beziehungen und offener Dialog die Voraussetzungen zur Erweiterung der berufliche Kompetenz der Teilnehmer sind.

Die ADFT e.V. hat die nächsten Reisen im Mai und Dezember 2011 geplant.  Das Programm befindet sich auf der Internetseite www.akademie-dft.com

Holz im Tank

18 Dienstag Mai 2010

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Dr. Renate Hoer, Abteilung Öffentlichkeitsarbeit
Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

11.05.2010 15:34
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So entsteht die neue Familie der valerischen Biokraftstoffe
magnifier So entsteht die neue Familie der valerischen Biokraftstoffe
Valerische Kraftstoffe: Eine neue Generation Biobenzin und Biodiesel aus Lignocellulose

Der ansteigende Energiebedarf bei abnehmenden Öl- und Erdgasreserven, verbunden mit einer zunehmenden Freisetzung des Klimagases CO2 ist eines der drängendsten Probleme unserer Zeit. Biokraftstoffe könnten Teil einer Antwort auf diese Herausforderung sein. Jean-Paul Lange und seine Kollegen von Shell in Amsterdam, Hamburg und Cheshire (Großbritannien) haben nun eine vielversprechende neue Generation Biokraftstoffe auf Holzbasis entwickelt. Wie die Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, könnten heutige Fahrzeuge ohne Modifikationen damit fahren und das derzeitige Tankstellennetz nutzen.

Die erste Biokraftstoff-Generation basierte auf Zuckern, Stärke und pflanzlichen Ölen. Da diese Rohstoffe vor allem aber als Nahrungsmittel gebraucht werden, können auf diese Weise nicht die im Transportsektor benötigten Mengen gedeckt werden. Eine interessante Alternative stellt Lignocellulose (von lat. lignum: Holz) dar, aus der die Zellwand verholzter Pflanzen bestehen. Dieser Rohstoff ist weiter verbreitet, kostengünstiger und seine Verwendung lässt sich „nachhaltiger“ gestalten. Allerdings ließ sich Lignocellulose bisher nur durch komplexe und teure Aufarbeitung zu Biokraftstoffen veredeln.

Es gibt aber eine Verbindung, die durch einfache saure Hydrolyse möglicherweise aus Lignocellulose gewonnen werden könnte: Lävulinsäure, ein Produkt, das sonst meist aus Glucose hergestellt und unter anderem als Zusatzstoff in der Kosmetik-, Kunststoff- und Textilindustrie verwendet wird. Aus Lävulinsäure ließen sich bisher jedoch noch keine Kraftstoffe mit zufriedenstellenden Eigenschaften gewinnen.

Lange und seine Mitarbeiter fanden nun den richtigen Kniff: Sie hydrieren Lävulinsäure in einem neu entwickelten Verfahren zunächst zu Valeriansäure, die sie dann zu Valeraten verestern. So entsteht eine neue Familie von Kraftstoffen, die so genannten „valerischen Biokraftstoffe“. Sie lassen sich, je nachdem mit welchen Reaktionspartnern sie verestert werden, in Form von Biobenzin oder Biodiesel herstellen und sind mit den derzeitigen Kraftstoffen mischbar. Heutige Fahrzeuge können damit fahren, ohne dass ihre Motoren umgerüstet werden müssten, ebenso könnte das aktuelle Tankstellennetz für den Vertrieb genutzt werden.

Die neuen Kraftstoffe haben eine lange Liste harter Tests bestanden. In einem Praxistest wurden zudem zehn gängige Fahrzeugtypen, neu und gebraucht, ausschließlich mit einer Mischung aus normalem Benzin mit 15 Vol% des valerischen Biobenzins betankt und auf die Straße geschickt, um 500 km pro Tag zurückzulegen. Nach insgesamt 250.000 km Fahrstrecke waren keine Beeinträchtigungen von Fahrverhalten, Motor, Tank oder Benzinleitungen zu verzeichnen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 17/2010

Autor: Jean-Paul Lange, Shell Global Solutions International B.V., Amsterdam (The Netherlands), mailto:jean-paul.lange@shell.com

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201000655

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Mehr Effizienz, weniger CO2: Neuer Werkstoff für 700-Grad-Kraftwerke bereit für praktische Testphase

18 Dienstag Mai 2010

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Erik Walner, Corporate Center Communications, Strategy & Technology
ThyssenKrupp AG

29.04.2010 11:27
Die neue Nickellegierung der ThyssenKrupp VDM wird in der neuen  Generation von Kohle-Kraftwerken mit 700 Grad-Technologie eingesetzt.  Foto: ThyssenKrupp
magnifier Die neue Nickellegierung der ThyssenKrupp VDM wird in der neuen Generation von Kohle-Kraftwerken mit 700 Grad-Technologie eingesetzt. Foto: ThyssenKrupp
Das Besondere an der neuen Nickellegierung der ThyssenKrupp VDM:  Er wird im Vakuum erschmolzen, hier im VIM (Vacuum Induction  Melting)-Ofen in Unna. Foto: ThyssenKrupp
magnifier Das Besondere an der neuen Nickellegierung der ThyssenKrupp VDM: Er wird im Vakuum erschmolzen, hier im VIM (Vacuum Induction Melting)-Ofen in Unna. Foto: ThyssenKrupp
ThyssenKrupp VDM hat gemeinsam mit E.ON und Hitachi Power Europe im Labor einen neuen Werkstoff entwickelt, der nach erfolgreicher Testphase ein wesentlicher Baustein für die Konstruktion fortschrittlicher 700-Grad-Kraftwerke sein wird.

Mit dieser neuen Technologie könnte die Effizienz von Kohlekraftwerken bei gleichzeitiger Reduktion des Kohlendioxid-Ausstoßes weiter verbessert werden. Die Steigerung des Wirkungsgrades neuer Kraftwerke wird durch die Erhöhung der Dampftemperatur im Kessel und der Turbine von 600 Grad (bei einem Druck von 250 bar) auf rund 700 Grad (350 bar) erreicht – eine Temperatur, der die heute im modernen Kraftwerksbau eingesetzten Materialien nicht dauerhaft standhalten würden. Insoweit kommt den von ThyssenKrupp VDM entwickelten Sonderstählen auf Nickelbasis eine Schlüsselrolle bei der Konstruktion des Kraftwerks der Zukunft zu.

In den Forschungslaboren der ThyssenKrupp VDM ist speziell für diesen Einsatzbereich ein bestehender Werkstoff mit deutlich verbesserten Eigenschaften weiterentwickelt worden. Der „Alloy 617 B occ“ (optimised chemical composition) – entspricht bei ThyssenKrupp VDM dem Nicrofer 5520 occ – zeichnet sich durch hohe Festigkeit und Verformbarkeit (Duktilität) bei gleichzeitig guter Schweißbarkeit aus. In den Kraftwerken der kommenden Generation könnte er in Rohren, Ventilen und Verbindungsteilen sowie als Blech verwendet werden. Seine besonderen Eigenschaften erhält der Alloy 617 B occ aus drei Gründen: Er wird im Vakuum er- und umgeschmolzen, wodurch die Aufnahme unerwünschter Stoffe aus der Luft vermieden wird. Dann enthält der Werkstoff eine minimale Menge des Elements Bor, dessen Gehalt genau definiert und optimal eingestellt werden muss. Zum dritten werden die Gehalte an Molybdän und Kohlenstoff optimiert, um bei gleichbleibender Festigkeit die Schweißbarkeit zu verbessern. „Der Alloy 617 ist eine der am besten untersuchten Nickel-Legierungen und seit Jahrzehnten im Druckbehälterbau im Einsatz“, sagt Ralf Husemann von Hitachi Power Europe. „Trotzdem sind bei uns Optimierungen der Werkstoffeigenschaften im Hinblick auf eine zusätzliche Betriebssicherheit beim A 617 occ durchgeführt worden. Betriebssicherheit ist bei Hitachi oberstes Gebot“, ergänzt Husemann.

Der neue Hochleistungs-Werkstoff soll ab 2012 parallel zu weiteren Laboruntersuchungen in Versuchsanlagen erprobt werden. Die umfangreiche Erprobung der neuen Werkstoffe ist eine wichtige Voraussetzung für den Bau eines 700-Grad-Kraftwerks. Ein Vorläufer des jetzt optimierten Alloy 617 B occ ist bereits seit etwa fünf Jahren in verschiedenen Laboren und Versuchsanlagen erfolgreich getestet worden. Die Ergebnisse und Erfahrungen haben bei der Entwicklung des neuen Werkstoffes eine wichtige Rolle gespielt. „Zur Absicherung der Laboruntersuchungen ist es notwendig, Komponenten aus Nickellegierungen herzustellen und sie unter realen Bedingungen in Kraftwerken zu testen“, betont Helmut Tschaffon, Leiter 700°C-F&E-Aktivitäten bei E.ON Energie. „Dazu gehört auch, dass die Werkstoffe den in einem Kraftwerk üblichen Betriebsbeanspruchungen wie An- und Abfahrvorgänge oder Lastwechsel standhalten.“

„Wir gehen davon aus, dass sich die positiven Eigenschaften des Alloy 617 B occ in den Tests bestätigen werden und wir diesen Werkstoff bald vermarkten können“, erklärt Dr. Jutta Klöwer, Leiterin Forschung und Entwicklung bei ThyssenKrupp VDM. „Damit sind wir dem Ziel, effizientere und CO2-arme Kraftwerke zu bauen, mit denen ein wesentlicher Beitrag zum Umweltschutz geleistet wird, erheblich näher gekommen.“ Und auch Tschaffon ist überzeugt, dass auf Grund dieser Entwicklung mit dem Bau von 700-Grad-Kraftwerken im Laufe dieses Jahrzehnts begonnen werden kann.

Kosten von Wasserstoff-Brennstoffzellen um 80 Prozent reduzieren

28 Mittwoch Apr 2010

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Dr. Kristina R. Zerges, Presse- und Informationsreferat
Technische Universität Berlin

27.04.2010 16:46



Forscher entschlüsseln den Wirkmechanismus von hochaktiven Edelmetallkatalysatoren / Veröffentlichung in „Nature Chemistry“

In der neuen Ausgabe der Zeitschrift „Nature Chemistry“ berichten Peter Strasser und seine Mitarbeiter gemeinsam mit renommierten Kollegen aus den USA über die Entschlüsselung des Wirkmechanismus eines neuen Katalysators, der die Platinmenge und damit die Kosten von Brennstoffzellen um über 80 Prozent senken kann. Peter Strasser ist Professor für Chemie an der Technischen Universität Berlin und Mitglied im Exzellenzcluster UniCat.

Die Forscherinnen und Forscher erzeugten kugelförmige Katalysatoren mit einem Durchmesser von wenigen Nanometern, indem sie Platinpartikel mit Kupfer mischten und anschließend das Kupfer teilweise wieder aus den Legierungspartikeln entfernten. Dabei bildete sich eine äußere Platin-Schale mit einer Dicke von nur wenigen Atomen. Die Forscher konnten auf atomarer Ebene nachweisen, dass durch den Mischungs- und Entmischungsprozess die Platin-Atome an der Oberfläche einen sehr viel kleineren Abstand haben als herkömmliches Platin.

Diese unnatürliche strukturelle kompressive Verspannung der obersten Atomlagen, so konnten die Forscher zeigen, führt zu einer reduzierten Bindungsstärke von Sauerstoffatomen auf diesen Partikeln. Dadurch werden diese neuartigen Platin-Legierungen zu besseren Katalysatoren für Brennstoffzellen als reines Platin; denn die Gesamtbildungsrate von Wasser und damit die elektrische Leistung der Brennstoffzelle werden stark erhöht…….

Weitere Informationen:
http://www.pressestelle.tu-berlin.de/?id=4608
http://www.pressestelle.tu-berlin.de/medieninformationen/
http://www.nature.com/nchem/journal/v2/n4/index.html
http://www.unicat.tu-berlin.de/Research-Highlights.48.0.html.
http://www.unicat.tu-berlin.de

Bakterien produzieren Sauerstoff – sogar ohne Licht

29 Montag Mär 2010

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Dr. Manfred Schloesser, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie

24.03.2010 20:00
Versuchsaufbau, mit dessen Hilfe das Puzzle gelöst wurde: Sensoren  zeigten die Konzentrationen von Stickstoff, Sauerstoff und anderer  Stickstoffverbindungen an und Leitungen führten Probenmaterial direkt  zum Massenspektrometer.
Versuchsaufbau, mit dessen Hilfe das Puzzle gelöst wurde: Sensoren zeigten die Konzentrationen von Stickstoff, Sauerstoff und anderer Stickstoffverbindungen an und Leitungen führten Probenmaterial direkt zum Massenspektrometer.
Marc Strous
Der neu entdeckte Mikroorganismus Methylomirabilis oxyfera unter  dem Fluoreszenz-Mikroskop
Der neu entdeckte Mikroorganismus Methylomirabilis oxyfera unter dem Fluoreszenz-Mikroskop
Marc Strous
Wissenschaftler haben die molekularen Tricks entschlüsselt, mit denen ein spezielles Bakterium seinen Sauerstoffbedarf abdeckt, um das Treibhausgas Methan zu nutzen.
EMBARGO bis 24 März 2010 20:00 MEZ

Ein niederländisches Wissenschaftlerteam von der Radboud Universität in Nijmegen entdeckte Bakterien, die Methan ohne vorhandene Sauerstoffquelle nutzen. Statt Sauerstoff verwenden diese Nitrit, das durch intensive Düngung in landwirtschaftlich genutzten Flächen im Süßwasser reichlich vorkommt. Methan ist ein sehr reaktionsträges Molekül, von dem Wissenschaftler bislang annehmen, dass es ohne Einsatz von Sauerstoff oder Sulfat kaum abgebaut werden kann. Nun hat ein internationales Team von Wissenschaftlern aus den Niederlanden, Frankreich und Deutschland bewiesen, dass diese Bakterien doch Sauerstoff einsetzen. Diesen Sauerstoff produzieren sie wie die Pflanzen selbst, nur Licht brauchen sie dazu nicht. Der Sauerstoff kommt vom Nitrit. Bislang waren sich die Wissenschaftler einig, dass die Kunst, Sauerstoff zu produzieren den Pflanzen, den Algen und den Cyanobakterien vorbehalten war. Jetzt sind die Forscher einem neuen Mechanismus auf der Spur, der schon existierte, bevor die ersten Pflanzen auf der Erde erschienen. Das internationale Wissenschaftsmagazin Nature veröffentlicht diese Ergebnisse in der Ausgabe vom 25. März 2010.

Für die Forscher war es schwierig, die Reaktionswege der Sauerstoffproduktion nachzuvollziehen, denn der verantwortliche Mikroorganismus wächst extrem langsam und ist deshalb nur in geringer Zahl in der mikrobiellen Gemeinschaft vorhanden. Die Forscher mussten deshalb die neuesten Methoden der Genanalytik einsetzen. Mit dem metagenomischen Ansatz isolierten sie zunächst Gen-Fragmente aus der Wasserprobe, die sie anschließend sequenzierten. Was bislang weltweit nur in wenigen Fällen wirklich gelang, schafften die französischen Kollegen von Genoscope mit Spezialsoftware. Wie bei einem Puzzle konnten sie das Genom rekonstruieren.

Zur Überraschung der Forscher zeigte die vollständige Genomsequenz, dass die bekannten Gene für die Nitritreduktion fehlten und dass das Bakterium von Sauerstoff abhängt. „Die experimentellen Labordaten standen im Widerspruch zu den Genomdaten“, sagt Marc Strous, der die wissenschaftlichen Arbeiten in Nijmegen koordinierte und inzwischen ans Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen gewechselt ist.

Wie kann es das Bakterium unter diesen Umständen die Energie aus der Oxidation von dem inerten Methan (CH4) mithilfe von Nitrit (NO2-) als Elektronenakzeptor ziehen? Das ist fast so schwierig, wie unter Wasser eine Fackel anzuzünden. Um dieses Paradox zu lösen, kamen die Bremer Max-Planck-Forscher um den neuen Direktor Marcel Kuypers zu Hilfe. Mit Mikrosensoren und Massenspektroskopie rückten sie dem Problem auf den Leib und bestätigten, dass das Paradox real ist. Beide Befunde aus dem Labor und aus den Genomdaten passen zusammen, aber nur, wenn das Bakterium einen besonderen Reaktionsweg zur Sauerstoffproduktion einsetzt. Diesen Sauerstoff nachzuweisen war ein langwieriges Unternehmen: Erst nach einem Jahr gelang der Doktorandin Katharina Ettwig dieser experimentelle Beweis. Sie gab dem Mikroorganismus den Namen Methylomirabilis oxyfera (wunderbarer Methan-Esser, der Sauerstoff produziert), weil dieser zwei Nitritmoleküle nutzt um daraus Stickstoffmonoxid (NO) und Sauerstoff (O2) freizusetzen. Damit kann dann das Methan oxidiert werden.

Jetzt schlagen die Wissenschaftler vor, dass dieser neu entdeckte Reaktionsweg der „missing link“ ist, der vor Milliarden Jahren die Evolution der Photosynthese ermöglichte, mit der Pflanzen Sauerstoff produzieren. Die neuen Ergebnisse sollten darüber hinaus zum Anlass genommen werden, die Rolle von Düngemitteln beim Methan-Kreislauf zu überdenken.

Nitrite-driven anaerobic methane oxidation by oxygenic bacteria
Nature 25 March 2010.
Katharina F. Ettwig, Margaret K. Butler, Denis Le Paslier, Eric Pelletier
Sophie Mangenot, Marcel M.M. Kuypers, Frank Schreiber, Johannes Zedelius, Dirk de Beer, Bas E. Dutilh, Jolein Gloerich, Hans J.C.T. Wessels, Theo van Alen
Francisca Luesken, Ming L. Wu, Katinka T. van de Pas-Schoonen, Huub J.M. Op den Camp, Eva M. Janssen-Megens, Kees-Jan Francoijs, Henk Stunnenberg, Jean Weissenbach, Mike S.M. Jetten & Marc Strous.
doi: 10.1038/nature08883

Dieses Projekt wurde für Marc Strous von der Netherland Organisation for Scientific Research (NWO) unterstützt.

Rückfragen an das Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, Celsiusstr. 1, D-28359 Bremen, Deutschland
Prof. Dr. Marc Strous,
Tel: +49 421 2028 822
E-Mail: mstrous@mpi-bremen.de
Oder an den Pressesprecher
Dr. Manfred Schloesser
Tel:+49 421 2028 – 704,
Fax:+49 421 2028 – 790
E-Mail: mschloes@mpi-bremen.de

Radboud University Nijmegen, Die Niederlande
Prof. Dr. ir. Mike Jetten,
Tel: +31 24 365 2941
E-Mail m.jetten@science.ru.nl
Katharina Ettwig
Tel: +31 24 365 2557
E-Mail K.Ettwig@science.ru.nl

Weitere Informationen:
http://www.mpi-bremen.de Homepage des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie

Tagungsband „Stromversorgung des 21. Jahrhunderts“ ab sofort zum kostenlosen Download verfügbar

20 Samstag Feb 2010

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Pressemitteilung

Jochen Habermann, Pressestelle
Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V.

19.02.2010 14:25
Unter dem Motto „Stromversorgung des 21. Jahrhunderts“ fand am 29. und 30. April 2009 in der Residenz München die Fachtagung der Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. (FfE) statt.

Die Tagung richtete sich an Experten aus Industrie, Energiewirtschaft und Politik sowie alle interessierten Personen aus anderen Fachbereichen. Durch Vorträge zu den Themen Innovative Stromanwendung, Zukunftsfähige Strombereitstellung sowie Energie- Klima- und Unternehmenspolitik konnten sich die Teilnehmer umfassend über die neuesten Entwicklungen im Energiesektor informieren.

Der Tagungsband zur FfE-Fachtagung steht ab sofort unter http://www.ffe.de/fachtagung zum kostenlosen Download zur Verfügung.

Weitere Informationen:
http://www.ffe.de/fachtagung – Stromversorgung des 21. Jahrhunderts

Fachtagung Kraftwerk Batterie – 750 internationale Kongressteilnehmer trafen sich in Mainz

20 Samstag Feb 2010

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Pressemitteilung

Thomas von Salzen, Pressestelle
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

19.02.2010 13:46

Haus der Technik und Advanced Automotive Battery Conference waren über die große Nachfrage in Mainz nicht überrascht. Der Grund: „Das Thema Batterien ist für die Elektromobilität von herausragender Bedeutung“, so Prof. Sauer, der Leiter der Tagung „Kraftwerk Batterie – Lösungen für Automobil und Energieversorgung“ von der RWTH Aachen. „Mit der Entwicklung leistungsfähigerer und preiswerterer Batterien steht und fällt das ganze Projekt E-Mobility.“
Die vom 1. bis 5. Februar 2010 vom Haus der Technik in Zusammenarbeit mit der international anerkannten „Advanced Automotive Battery Conference“ (AABC) veranstaltete Tagungswoche rund um das Thema Batteriespeicher in Fahrzeugen war mit 750 Teilnehmern ausgesprochen gut besucht. Rund ein Drittel der Teilnehmer kamen aus Deutschland. Asien und die USA stellten ein weiteres Drittel. Der Rest reiste aus dem europäischen Ausland an. Die nationale und internationale Konferenzen sowie Seminare und Tutorials unterstrichen einmal mehr die große Bedeutung dieser technisch orientierten Veranstaltung für alle Entscheidungsträger im Bereich Batterietechnik in Deutschland und Europa.

Die Veranstaltungen gaben einen umfassenden Einblick in den Stand der Technik und die aktuellen Entwicklungen im Bereich Batterien für die Elektromobilität. Entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Batterietechnologie, Automobilelektrifizierung und Netzeinbindung diskutieren internationale Fachleute die technischen Innovationen und visionären Nutzungsmöglichkeiten neuartiger Batteriekonzepte in Fahrzeugen und anderen Anwendungen in den sich schnell entwickelnden Märkten. Neben den Sessions zur Materialien und Komponenten waren gerade die neuen Themen wie Massenproduktion von Lithium-Inonen-Batterien (Leitung Prof. Kampker, RWTH Aachen) sowie die Recyclingaspekte (Leitung: Prof. Friedrich, RWTH Aachen) sehr gefragt. „Die Vorträge waren ausgezeichnet besetzt und gut aufeinander abgestimmt“ so ein Teilnehmer. „Außerdem waren alle wichtigen Firmen und Ansprechpartner aus der Branche vertreten“. Eine umfangreiche Posterausstellung rundete das Programm ab. Über 70 Beträge waren über das Call for Paper im Vorfeld eingegangen. Keine leichte Aufgabe für die Jury. „Für 2011 rechnen wir mit noch mehr Einreichungen“, so Prof. Martin Winter, Tagungsleiter von der Universität Münster. Dann liegen die ersten Ergebnisse der zahlreichen, durch die Bundesregierung angestoßenen, Forschungsprojekte vor. Noch ein Grund mehr den neuen Termin Anfang Februar 2011 (www.battery-power.eu) im Auge zu behalten.

Nähere Informationen finden Interessierte beim Haus der Technik e.V. unter Tel. ++49 (0) 201/1803-329 (Frau Sabine Gebauer), Fax ++49 (0) 201/1803-346, information@hdt-essen.de oder im Internet unter http://www.battery-power.eu

Die Zukunft der Energie: Algenbiotechnologin der Hochschule Anhalt wird Themenbotschafterin

28 Donnerstag Jan 2010

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Eileen Klötzer M. A., Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Hochschule Anhalt (FH)

27.01.2010 12:28
Die Zukunft der Energie – so heißt das Thema des Wissenschaftsjahres 2010, im Zuge dessen Prof. Dr. Carola Griehl, Algenbiotechnologin der Hochschule Anhalt, Themenbotschafterin ist. Am 26. Januar 2010 wurde sie offiziell vom Bundesministerium für Bildung und Forschung dazu ernannt. Als eine von vier Themenbotschaftern in Deutschland wird sie das Thema regenerative Energien und die Zukunft der Energie gemeinsam mit renommierten Expertinnen und Experten aus Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft im Jahr 2010 in die Welt hinaus tragen.
Droht der Menschheit Energieknappheit? Werden Öl- und Gasvorkommen wirklich nur noch vierzig oder fünfzig Jahre ausreichen? Bis wann lässt sich der weltweit steigende Bedarf an Energie überhaupt noch decken? Die Frage nach einer nachhaltigen Energieversorgung, die zugleich sicher, wirtschaftlich und verträglich für unsere Umwelt ist, stellt eine der zentralen Herausforderungen der nächsten Jahrzehnte dar. Diesem Schlüsselthema widmet sich das Wissenschaftsjahr 2010 – Die Zukunft der Energie. Im Mittelpunkt stehen die neuen Ansätze der Energieforschung weltweit und vor allem die kreative Arbeit der deutschen Forscherinnen und Forscher in diesem Bereich – quer durch die verschiedenen Fachdisziplinen.

Energie aus Algen – dies könnte ein Ergebnis der Forschung von Prof. Dr. Carola Griehl sein. Als Leiterin des Innovationslabors Algenbiotechnologie an der Hochschule Anhalt untersucht sie das bisher wenig genutzte Potenzial der Algen als Wertstoffproduzent und Energieträger. Als photosynthetisch aktive Organismen fixieren Algen Kohlendioxid (CO2) und nutzen Sonnenlicht als Energiequelle, um Biomasse zu produzieren. Der Einsatz von Algen zur Minderung des Treibhausgases Kohlendioxid und als Alternative zu fossilen Energieträgern rückt auch angesichts des Klimawandels zunehmend in den Mittelpunkt des Interesses. Um Algenbiomasse energetisch nutzen zu können, müssen kosteneffiziente Technologien entwickelt werden, die die Gewinnung hochwertiger Produkte für die Pharma- und Kosmetikindustrie mit der Energiegewinnung in Form von Biodiesel oder Biogas koppeln. Diesem Thema widmen sich auch die Wissenschaftler des Innovationslabors Algenbiotechnologie der Hochschule Anhalt.

Weitere Informationen:
http://www.hs-anhalt.de
Pressemitteilung idw
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