DFI-Magazin lab2industry 2020

Parallel zur Entwicklung erneuerbarer bzw. alternativer Energiequellen aus Sonnenlicht und Wind wird die Stromerzeugung in Dampfkraftwerken auch in der näheren Zukunft einen wesentlichen Beitrag zur Energiegewinnung leisten. Dabei muss jedoch aufgrund dringender ökonomischer und ökologischer Anforderungen eine kostengünstigere und ökologisch verträglichere Art der Energiebereitstellung erreicht werden.

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Die Beurteilung der Korrosionsbeständigkeit unterschiedlicher Werkstoffe unter den geänderten euerungsbedingungen steht im Fokus aktueller Forschungsbestrebungen. Es zeigt sich, dass insbesondere die kostengünstigen ferritischen Stähle mit niedrigen Chrom- und Nickelgehalten unzureichende Korrosionsbeständigkeit aufweisen.

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Das DECHEMA-Korrosionszentrum bietet Werkstoff- und Korrosionsforschung aus einer Hand, von der Neuentwicklung von Werkstoffen und Schutzmaßnahmen über die Korrosionsuntersuchung und -prüfung bis zur Schadensaufklärung. Erfahren Sie mehr über das neue Angebot und die Leistungen im Interview mit Prof. Dr.-Ing. Wolfram Fürbeth und PD Dr.-Ing. Mathias Galetz, den Leitern des DECHEMA-Korrosionszentrum.

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Neben Blei, Nickel und Lithium gehört Zink mit einer theoretischen Kapazität von 820 mAh pro Gramm zu den etablierten aktiven Materialien für elektrochemische Energiespeichersysteme. Bereits 1866 wurde die erste kommerziell erhältliche Zink-Batterie von Georges-Lionel Leclanché patentiert und kurz darauf für die Energieversorgung des Telegraphen in Belgien eingesetzt. Das galvanische Leclanché-Element besteht aus einer amalgamierten Zink-Anode und einer Mangan-Kohlenstoff-Kathode.

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Der von der Bundesregierung geplante Umbau der deutschen Energieversorgung stellt Wissenschaft und Gesellschaft vor große Herausforderungen. Im Bereich Energiespeicher sind signifikante Fortschritte notwendig, um mit dem aus erneuerbaren Energien erzeugten und nur diskontinuierlich verfügbaren Strom eine zuverlässige Energieversorgung sicherzustellen. Hier gewinnen Flow-Batterien als aufstrebende Technologie zur kostengünstigen Energiespeicherung mit einfacher Skalierbarkeit, gutem Wirkungsgrad und geringer Selbstentladung zunehmend an Bedeutung.

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Die kommende Energiewende drängt nach einer Lösung, erneuerbare Energie abrufbar zu machen. Das DFI forscht an einer »All-in-One-Lösung«: Eine Solar-Batterie, die Sonnenenergie eigenständig umwandelt und in Form von Flüssigkeiten speichert.

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Die Stromerzeugung durch erneuerbare Energien weist häufig einen entscheidenden Nachteil auf: Sie unterliegt zeitlichen Schwankungen. Daher ist es in Zeiten der Energiewende notwendig, kurz- und langfristige Energiespeicher zu entwickeln, damit Stromspitzen aufgefangen und Zeiten geringerer Stromproduktion überbrückt werden können. In der Power-to-Gas Technologie wird der überschüssige Strom genutzt, um gasförmige Energieträger, beispielsweise Wasserstoff und Methan, herzustellen.

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Halogenierte organische Verbindungen finden vom Einsatz als Emulgatoren und Flammschutzmittel in der chemischen Industrie bis zum Pestizid in der Landwirtschaft eine breite Anwendung. Dabei gelangen diese Stoffe in die Umwelt und können sogar im Grundwasser nachgewiesen werden. Konventionelle Kläranlagen sind nicht in der Lage, diese Chemikalien zu entfernen, und die Verbindungen reichern sich in der Umwelt an (Bioakkumulation).

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Methanol ist mit einer weltweiten Produktion von ca. 80 Millionen Tonnen pro Jahr eines der wichtigsten Zwischenprodukte der chemischen Industrie. Hergestellt wird es nahezu ausschließlich mittels eines hocheffizienten Prozesses aus Synthesegas, das momentan noch überwiegend aus fossilen Rohstoffen wie Kohle und Erdgas stammt. An alternativen Prozessen zur Bereitstellung von Synthesegas und damit auch Methanol aus nachwachsenden Rohstoffen oder sogar CO2 wird jedoch in Wissenschaft und Industrie bereits intensiv geforscht.

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Die Arbeiten an bioelektrochemischen Systemen (BES) stellen seit vielen Jahren einen gruppenübergreifenden Forschungsschwerpunkt am DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI) dar. Dabei arbeiten die beiden Arbeitsgruppen Industrielle Biotechnologie und Elektrochemie in einem interdisziplinären Team eng zusammen.

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