Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ausgezeichnete quantenchemische Simulationen für Energiewende-Visionen

29.01.2018

Stellen Sie sich vor, Katalysatoren könnten mit Sonnenlichtenergie aus Wasser Wasserstoff produzieren und würden ihn mit Kohlendioxid aus Abgasen von Fabrikanlagen effizient in umweltfreundlichen Diesel-Ersatzkraftstoff Oxymethylenether OME umwandeln. Der Kraftfahrzeugmotor liefe zudem mit sehr geringer Reibung und würde dadurch sehr viel weniger Kraftstoff als herkömmliche Autos benötigen. Mit diesen Zukunftsvisionen als Ziel klären Forscherinnen und Forscher am Freiburger Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM mithilfe von Simulationen quantenchemische und molekulare Vorgänge an Materialgrenzflächen auf. Dafür wurden sie mit dem »John von Neumann Exzellenzprojekt« ausgezeichnet.

Die Simulationen im Forschungsprojekt »Ab-initio-Untersuchung von Grenzflächen: Eigenschaften und Reaktionen« benötigen enorme Computer-Rechenzeit: Die virtuellen Untersuchungen molekularer Reibungs- und Verschleißprozesse an unterschiedlichen Kohlenstoffhartschichten bis hin zu sonnengetriebenen quantenchemischen Reaktionen an Oberflächen neuer Halbleitermaterialien benötigen Millionen von Prozessorstunden.


Wasserbasierte Schmierstoffe: Prof. Moseler und sein Team untersuchen die Funktionalisierung von Kohlenstoffoberflächen mit geeigneten Endgruppen (z.B. Fluor).

Fraunhofer IWM

»Seit nunmehr 15 Jahren nutzen wir die Supercomputer am John von Neumann-Institut für Computing, NIC, für derartige Berechnungen mit und erweitern damit die Kapazitäten an unserem Institut enorm«, erläutert Prof. Michael Moseler, Leiter der Gruppe »Multiskalenmodellierung und Tribosimulation« des Fraunhofer IWM, MicroTribologie Centrum µTC. Das NIC, das als Einrichtung dreier Helmholtzzentren Supercomputer-Rechenzeit für Forschungsprojekte bereitstellt, zeichnete das Projekt als »John von Neumann Exzellenzprojekt« aus und stellte den Simulationsexpertinnen und -experten großzügige zusätzliche Rechenzeit zur Verfügung.

Mit kleinsten Elementarkräften Zukunftsvisionen angehen

»Wir forschen zurzeit an pfiffigen Katalysatoren, die mit Sonnenenergie Wasserstoff aus Wasser produzieren«, so Moseler. Damit soll dann mit dem Kohlendioxid aus Abgasen von Fabrikanlagen der synthetische Kraftstoff Oxymethylenether OME hergestellt werden. »Das wäre dann schon in der Herstellung ein großer Beitrag zur CO2-neutralen Mobilität und hätte später ebenso bei der Nutzung des Kraftstoffs im Fahrzeug Vorteile, denn OME verbrennt rußfrei«, sagt Moseler.

Für die Wasserstoffproduktion und die Weiterverarbeitung zu flüssigen Kraftstoffen betrachtet er unterschiedliche Elektroden- und Katalysatormaterialien um Vorhersagen für besonders effiziente Lösungen treffen zu können. Hierbei stellt Moselers Gruppe das Valenzelektronensystem der betrachteten Materialien mittels quantenmechanischen Simulationen nach.

Aus den Ergebnissen lassen sich die elektronischen und mechanischen Eigenschaften der betrachteten Grenzflächen vorhersagen. »Damit untersuchen wir, was an Oberflächen von Materialien passiert, wenn beispielsweise Sonnenenergie darauf einwirkt oder sich Edukte während der Kraftstoffsynthese daran anlagern oder wir untersuchen, wie eine Oberfläche bei Reibung mit einer Gegenfläche reagiert, zum Beispiel bei Lagern in Automotoren«, erklärt der Materialforscher.

Mit diesen Untersuchungsmethoden ist die Gruppe von Moseler weltweit führend. In Industrieprojekten der Automobilbranche entwickelt sie Lösungen, um neuartige Schmierstoffe an die Beschichtungen von Motorzylinder-Bauteilen anzupassen oder deren Kohlenstoff-Beschichtungen zu optimieren. Auch in diesen Themen stecken enorme Potenziale, den CO2-Ausstoß in der Mobilität zu verringern: Je weniger Reibung in den Motoren auftritt, desto weniger Treibstoff wird für die gleiche Fahrstrecke benötigt.

Weitere Informationen:

https://www.iwm.fraunhofer.de/de/presse/pressemitteilungsliste/25_01_18_ausgezei... - zur Mitteilung auf der Institutswebseite

Katharina Hien | Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Dem Fettfinger zu Leibe rücken: Neuer Nanolack soll Antifingerprint-Oberflächen schaffen
15.06.2018 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

nachricht Turbolader für den Lithium-Akku
08.06.2018 | Forschungszentrum Jülich

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

Meteoriteneinschläge und Spektralfarben: HITS bei Explore Science 2018

11.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

EMAG auf der AMB: Hochproduktive Lösungen für die vernetzte Automotive-Produktion

15.06.2018 | Messenachrichten

AchemAsia 2019 in Shanghai

15.06.2018 | Messenachrichten

Dem Fettfinger zu Leibe rücken: Neuer Nanolack soll Antifingerprint-Oberflächen schaffen

15.06.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics