Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Von der Wasserstoff-Technologie zum patentierten Nano-Präzisionswerkzeug

08.04.2015

Wasserstoff spielt eine zentrale Rolle im Energiesystem der Zukunft, das zum Großteil auf erneuerbaren Energien basieren soll. Jülicher Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler stellen auf der Hannover Messe (13.-17. April 2015) grundlegende Komponenten für die Herstellung und Nutzung des vielseitig verwendbaren Energieträgers vor. In Halle 27, Stand D68 informieren sie über Fortschritte bei der Entwicklung von PEM-Elektrolyseuren, die speziell auf den Betrieb mit überschüssigem Ökostrom zugeschnitten sind. Daneben ist das Forschungszentrum am Gemeinschaftsstand NRW (Halle 2, Stand B30) mit einem rüttelfreien Steuerungsmechanismus für Rastertunnelmikroskope vertreten.

Die Energiewende erfordert Technologien, mit denen sich die Schwankungen von Wind- und Sonnenstrom abfedern lassen. Für die Überbrückung längerer Zeiträume bietet sich vorrangig Wasserstoff an: der universell einsetzbare Energieträger kann etwa in Salzkavernen für die spätere Rückverstromung zwischengelagert werden, in ein taugliches Gasnetz eingespeist oder zu flüssigen Kraftstoffen weiterverarbeitet werden. Fahrzeuge, die mit entsprechenden Brennstoffzellen ausgestattet sind, können Wasserstoff auch direkt als Treibstoff nutzen.


KoalaDrive®: rüttelfreier Steuerungsmechanismus für Rastertunnelmikroskope aus dem Forschungszentrum Jülich

Copyright: Forschungszentrum Jülich


Energiesystem der Zukunft mit Wasserstoff-Speicher

Copyright: Forschungszentrum Jülich

Herstellungsverfahren für „grünen“ Wasserstoff

Ein vielversprechendes Elektrolyseverfahren, das Wissenschaftler des Forschungszentrums derzeit erarbeiten, soll es künftig ermöglichen, Wasserstoff mit „grünem“ Strom in großen Mengen herzustellen. Der Strom aus Windkraft- und Solaranlagen schwankt sehr stark. Um das Auftreten von Netzstörungen zu vermeiden, werden zusätzliche Einrichtungen benötigt, die schnell auf die sprunghaften Schwankungen reagieren können.

„PEM-Elektrolyseure arbeiten in einem weiteren Lastbereich als klassische alkalische Verfahren. Sie haben eine höhere Leistungsdichte und benötigen keine bedenklichen Chemikalien. Aus diesen Gründen eignen sie sich besonders für den Betrieb mit überschüssigem Ökostrom“, erläutert Dr. Bernd Emonts vom Institut für Energie und Klimaforschung, Elektrochemische Verfahrenstechnik (IEK-3).

Bei dem Verfahren wird Wasser an zwei Katalysator-belegten Elektroden, die durch eine protonenleitende Membran (PEM) getrennt sind, in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Die PEM-Elektrolysezelle ist also praktisch eine umgekehrt betriebene Brennstoffzelle. Für den wirtschaftlichen Einsatz ab 2030 besteht allerdings noch Verbesserungsbedarf: in erster Linie die Reduktion der üblicherweise als Katalysatormaterial verwendeten Platingruppenmetalle, welche die Kosten in die Höhe treiben. Zudem gilt es, stabilere Membrantypen für Großsysteme zu entwickeln.

Wasserstoff-Lösungen im Praxistest

Neben den materialwissenschaftlichen Grundlagen haben die Forscher bereits die nächsten Schritte im Blick, um das Verfahren in die großtechnische Anwendung zu überführen. Im Projekt HYPOS planen sie gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie eine Pilotanlage, mit der die Produktion, Speicherung und der Transport von „grünem“ Wasserstoff in direkter Anbindung an eine Windkraftanlage getestet werden soll.

Darüber hinaus erforschen sie im Energy Lab 2.0 gemeinsam mit dem federführenden Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), wie gut sich Wasserstoff als Energiespeicher in das künftige Energiesystem einbinden lässt.

Am Gemeinschaftsstand „Hydrogen + Fuel Cells + Batteries“ können Interessierte mehr über den aktuellen Stand der Forschung erfahren: nicht nur zur PEM-Elektrolyse sondern auch zur Entwicklung von Brennstoffzellen, die mit Wasserstoff und auch anderen Kraftstoffen hocheffizient Energie für unterschiedliche Anwendungen liefern können.

Multimeter für die Nanowelt

Am Gemeinschaftsstand NRW stellen Forscher des Jülicher Peter Grünberg Instituts zudem eine Erfindung vor, die mit Brennstoffzellen eine besondere Laufruhe gemein hat. Mithilfe eines speziellen Motors, genannt KoalaDrive®, können Rastertunnelmikroskope auch ohne teure Schwingungsdämpfung atomare Genauigkeit erzielen. Der patentierte Antriebsmechanismus erinnert an den Kletterstil des Koalas und arbeitet im Gegensatz zur konventionellen Technik komplett rüttelfrei.

„Wegen der kleinen Abmessungen lassen sich mehrere Spitzen in atomaren Dimensionen zusammenbringen. Das ist wichtig, wenn man elektrische Größen wie Spannung, Stromfluss und Widerstand erfassen möchte. Man kann sich das vorstellen wie ein Multimeter auf der Nanoskala“, erklärt Prof. Bert Voigtländer. In der Ausgründung mProbes entwickelt er entsprechende technische Lösungen neben seiner Forschungstätigkeit am Forschungszentrum weiter.

Der sogenannte Nanopositionierer mit mehreren Spitzen ist unter anderem für die einzelne Vermessung von Transistoren auf einem Computerchip interessant: zum Beispiel bei der elektrischen Fehleranalyse in der Halbleiterfertigung, wo aufgrund der immer kleineren Strukturen immer höhere Auflösungen benötigt werden.

Weitere Informationen:
Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe: http://www.hannovermesse.de/aussteller/forschungszentrum-juelich/Q614522

Gemeinschaftsstand „Hydrogen + Fuel Cells + Batteries“: http://www.h2fc-fair.com/index.html

Forschung am Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung, Elektrochemische Verfahrenstechnik (IEK-3): http://www.fz-juelich.de/iek/iek-3/DE/Home/home_node.html

KoalaDrive® am Jülicher Peter Grünberg Institut, Functional Nanostructures at Surfaces (PGI-3): http://www.fz-juelich.de/pgi/pgi-3/EN/UeberUns/Organisation/Gruppe2/KoalaDrive/_...

Ausgründung mProbes: http://www.mprobes.com/


Kontakt:
Dr. Bernd Emonts, Institut für Energie- und Klimaforschung - Elektrochemische Verfahrenstechnik (IEK-3)
Tel. +49 2461 61-3525
E-Mail: b.emonts@fz-juelich.de

Prof. Bert Voigtländer, Peter Grünberg Institut, Functional Nanostructures at Surfaces (PGI-3)
Tel.: +49 2461 61-4116
E-Mail: b.voigtlaender@fz-juelich.de

Dr. Klaus Hoppstock, Technologie-Transfer
Tel. +49 2461 61-3296
k.hoppstock@fz-juelich.de

Pressekontakt:
Tobias Schlößer, Unternehmenskommunikation
Tel. +49 2461 61-4771
t.schloesser@fz-juelich.de

Das Forschungszentrum Jülich …
… betreibt interdisziplinäre Spitzenforschung und stellt sich drängenden Fragen der Gegenwart. Mit seinen Kompetenzen in der Materialforschung und Simulation und seiner Expertise in der Physik, der Nano- und Informationstechnologie sowie den Biowissenschaften und der Hirnforschung entwickelt es die Grundlagen für zukünftige Schlüsseltechnologien. Damit leistet das Forschungszentrum Beiträge zur Lösung großer gesellschaftlicher Herausforderungen in den Bereichen Energie und Umwelt sowie Information und Gehirn.
Das Forschungszentrum Jülich geht neue Wege in strategischen Partnerschaften mit Hochschulen, Forschungseinrichtungen und der Industrie im In- und Ausland. Mit mehr als 5.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern gehört es als Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft zu den großen interdisziplinären Forschungszentren Europas

Annette Stettien | Forschungszentrum Jülich

Weitere Nachrichten aus der Kategorie HANNOVER MESSE:

nachricht Rittal mit neuer Push-in-Leiteranschlussklemme - Kontakte im Handumdrehen
26.04.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Neuer Blue e+ Chiller von Rittal - Exakt regeln und effizient kühlen
25.04.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: HANNOVER MESSE >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Im Focus: Das Proton präzise gewogen

Wie schwer ist ein Proton? Auf dem Weg zur möglichst exakten Kenntnis dieser fundamentalen Konstanten ist jetzt Wissenschaftlern aus Deutschland und Japan ein wichtiger Schritt gelungen. Mit Präzisionsmessungen an einem einzelnen Proton konnten sie nicht nur die Genauigkeit um einen Faktor drei verbessern, sondern auch den bisherigen Wert korrigieren.

Die Masse eines einzelnen Protons noch genauer zu bestimmen – das machen die Physiker um Klaus Blaum und Sven Sturm vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

Technologietag der Fraunhofer-Allianz Big Data: Know-how für die Industrie 4.0

18.07.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - September 2017

17.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

1,4 Millionen Euro für Forschungsprojekte im Industrie 4.0-Kontext

20.07.2017 | Förderungen Preise

Von photonischen Nanoantennen zu besseren Spielekonsolen

20.07.2017 | Physik Astronomie

Bildgebung von entstehendem Narbengewebe

20.07.2017 | Biowissenschaften Chemie