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Gewählte Kategorie Verfahrenstechnologie
Großforschung für Batterien der Zukunft
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Am KIT arbeiten 200 Wissenschaftler an Hochleistungs-Akkumulatoren
Am Karlsruher Institut für Technologie arbeitet ein Kompetenzteam mit über 200 Experten an Entwicklungen rund um die Elektromobiltät. Es geht um die Analyse der gesamten Produktionskette: von der Chemie bis hin zum fertigen Batteriesystem. Das Ziel: die drastische Senkung der Herstellungskosten leistungsstarker Lithium-Ionen-Batterien auf 250 € pro Kilowattstunde.
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- Informationen zu Competence E des KIT – Link
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Am KIT sind die Arbeiten von Wissenschaftlern unterschiedlicher Forschungsinstitute in das Kompetenzzentrum integriert. An einer Ultra-Hoch-Vakuumanlage analysieren Wissenschaftler verschiedenste Materialien, um die optimale Zusammensetzung für die Elektrodenbeschichtung und die Separatoren zu finden. Am Institut für Thinfilm-Technologie gehen sie der Frage nach, wie sich das Beschichten – also das Aufbringen der Paste auf Folie – im Produktionsprozess beschleunigen lässt. Andere Arbeiten befassen sich mit Fragen, wie Roboterarme die dünnen Folien in der Massenproduktion zerstörungsfrei greifen können, um sie an die nächste Bearbeitungsstation im Herstellungsprozess weiterzugeben.
Bei den Batteriezellen gibt es enormes Einsparungspotenzial: die Zellenfertigung macht fast 50 Prozent der gesamten Batteriekosten aus. Entsprechend groß sind die Möglichkeiten, durch verbesserte Produktionstechnologien Kostensenkungen zu erreichen. Deshalb geht es bei diesen Forschungen nicht nur um Lösungen mit dem Ziel, die Elektronik für das Batteriemanagement zu optimieren, sondern auch um das sogenannte Formieren, das erste Aufladen der Batterie. Ebenso bietet die sogenannte Leckstromprüfung Optimierungspotenzial; sie prüft, ob die Batterie unerwünscht Strom verliert.
© VDMA Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau 2011
OLEDs – mühsamer Weg zur Massenfertigung
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Trotz zahlreicher Vorteile im Labor ist die Massenproduktion noch nicht machbar
Rund 16 Prozent der elektrischen Energie wird heute für Beleuchtung eingesetzt – Bedarf steigend. Organische Leuchtdioden, kurz OLEDs, gelten als wichtige Innovation; sie bieten erhöhte Effizienz der Lichterzeugung bei geringem Ressourcenaufwand. Am Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme gelang es vor kurzem erstmals, eine 15 Meter lange OLED-Folie prozesstechnisch herzustellen.
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Organische Leuchtdioden sind heute im Labor bereits sehr effizient. Die Licht emittierenden Schichten sind nur ein Tausendstel so dünn wie der Durchmesser eines Haares. Eine Spannung von nur wenigen Volt bringt den organischen Farbstoff zum Leuchten. Die OLED-Technologie erlaubt es zudem, Licht unterschiedlicher Farbe zu erzeugen. Der Einsatz der Technologie reicht daher weit über die reine Beleuchtung hinaus, auch Displays könnten künftig damit zum Leuchten gebracht werden. Sie reagieren zudem auf Berührung, Touch-OLEDs konnten im Labor bereits entwickelt werden.
Die OLEDs sind allerdings wasser- und sauerstoffempfindlich; ihre Produktion muss daher im Hochvakuum erfolgen. Noch fehlt es an geeigneter Massenfertigung. Ein entscheidender Schritt hin zur Massenproduktion wurde im Herbst 2011 am Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme erzielt: dem Forschungsteam gelang es, auf einer 15 Meter langen Folie im Rolle-zu-Rolle-Prozess OLEDs herzustellen.
© Fraunhofer-Gesellschaft 2011
TV-Fenster: biotechnologie.tv – Folge 93
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Wissensmagazin der Biotechnologie-Branche
Das von der Bundesregierung geförderte biotechnologie.tv berichtet alle zwei Wochen über Aktuelles aus diesem stark wachsenden Sektor in Forschung und Industrie. Die drei Schwerpunktthemen der neuesten Ausgabe in unserem TV-Fenster:
- Bakterien als Wasserstoff-Fabriken
- Computerchips unter der Haut
- Werden wir ewig leben?
© biotechnologie.de 2011
Link-Empfehlungen der Redaktion von HYPERRAUM.TV zu weiterführenden Informationen:
– Mehr Brancheninfos über Biotechnologie.de – Link
– e.conomy der Bundesregierung zur Biotechnologie – Link
– Hightech-Strategie der Bundesregierung zur Biotechnologie – Link
© biotechnologie.de 2011
Das große Fressen der Designer Bugs
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Bioingenieure konstruieren produzierende Mikroorganismen
Der weißen Biotechnologie werden für die nächsten Jahre Wachstumsprognosen bis zu dreißig Prozent vorausgesagt. Sie befasst sich mit der Entwicklung von Enzymen als Biokatalysatoren für die großtechnische Produktion. Ein spezieller Bereich der Biotechnologie: konstruierte Designer-Mikroorganismen mit spezifischen Aufgaben, die sie in der Produktion übernehmen können. Ihr künftiger Einsatz reicht von der Biokunststoff-Produktion bis zur Vernichtung von Schweröl nach einer Havarie.
Link-Empfehlungen der Redaktion zu weiterführenden Informationen:
- Förderprogramme des Bundes zur weißen Biotechnologie – Link
- Hightech-Strategie der Bundesregierung zur Biotechnologie – Link
- zum Rauchgasprojekt der RWE AG mit der BRAIN AG – Link
- zur Produktion von Designer-Mikroorganismen der BRAIN AG – Link
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Dass kleine Organismen in der Natur erstaunliche Fähigkeiten besitzen, ist an sich keine neue Erkenntnis. Wir finden sie beispielsweise im altbekannten Prozess der Gärung, die Hefepilze im Weinfass vollbringen. Doch erst mit der Molekularbiologie und der Genetik ist es uns gelungen, die grundlegenden biochemischen Reaktionen zu verstehen. Wir wissen heute, dass sie maßgeblich von Enzymen gesteuert werden; Enzyme wirken als chemische Biokatalysatoren auf lebende Organismen. Mit Hilfe der Genetik ist nicht nur das Verständnis der Funktionsweise von Enzymen deutlich gewachsen. Dieses Wissen erlaubt es uns heute sogar, Mikroorganismen gezielt zu „konstruieren“ – mit unterschiedlich rekombiniertem Erbgut. Zweck der genetischen Manipulationen: vorhandene spezifische Fähigkeiten spezieller Mikroorganismen gezielt weiter zu optimieren. Die Fachwelt nennt diese Reagenz-Kreaturen „Designer Bugs“. Ein biotechnologisch gut funktionierender Mikroorganismus ist der erste Schritt auf dem Weg zu einem geeigneten großtechnischen Herstellungsverfahren in einer “Biofabrik”.
Wir stehen heute am Anfang eines neuen Industriezweiges, den die Fachwelt “weiße” Biotechnologie nennt. Die BRAIN AG gehört zu diesen jungen, aufstrebenden Unternehmen, die sich mit industrienahen Forschungen auf diesem Gebiet befasst. In einer Kooperation mit dem Energieversorger RWE wird derzeit eine Demonstrationsanlage entwickelt und getestet. Ziel des Projektes: Designer-Mikroorganismen künftig so zu konfektionieren, dass sie das in konventionellen Kohlekraftwerken erzeugte Rauchgas in Biokunststoffe umwandeln.
© mce mediacomeurope GmbH 2011
TV-Fenster: biotechnologie.tv – Folge 91
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Wissensmagazin der Biotechnologie-Branche
Das von der Bundesregierung geförderte biotechnologie.tv berichtet alle zwei Wochen über Aktuelles aus diesem stark wachsenden Sektor in Forschung und Industrie. Die drei Schwerpunktthemen der neuesten Ausgabe:
- Die Blaue Süßlupine als Ersatz für tierisches Eiweiß
- Dance your PhD
- Der Science Slam
© biotechnologie.de 2011
SHEFEX mit scharfer Kante statt rundem Profil
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Neue Technologie für wieder verwendbare Raumflugkörper im Test
Die Ära des Space Shuttle ist im Juli 2011 zu Ende gegangen. Die Zukunft wieder verwendbarer Raumgleiter ist ungewiss. In der DLR wird derzeit eine neue Technologie erprobt, die auf scharfe Flügelkanten setzt. Sie sollen bessere Wärmeleitfähigkeit besitzen. Die ersten Tests musste Shefex als Flugmodell im Göttinger Windkanal der DLR bestehen. In Kürze soll das zweite SHEFEX-Flugexperiment starten.
Der Hitzeschild der Raumgleiter hatte die Aufgabe, die beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre entstehende Hitze möglichst effektiv an die Umgebung abzugeben. Die wieder verwendbaren Kacheln bestanden aus hochporösen Keramikfaser-Werkstoffen, die durch Sintern gebunden sind. Sie trugen eine dichte, temperaturbeständige dünne Deckschicht aus Borsilikat. Jede der rund 30.000 Kacheln eines Transporters entstand in Handarbeit – einzeln gefertigt und gebrannt. Dennoch war der Hitzeschild des Raumgleiters störanfällig.
Nach dem Ende der Ära des Space Shuttle sehen bei der NASA wieder verwendbare Raumgleiter einer unbestimmten Zukunft entgegen. Auch die ESA hat ihren früheren Plan, einen wieder verwendbaren Raumgleiter für den Astronauten-Transport zu bauen, wieder verworfen. Dennoch arbeiten europäische Ingenieure an Technologien für wieder verwendbare Transportsysteme. Darunter auch das Konzept SHEFEX für SHarp Edge Flight EXperiment, ein Projekt, das im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR 2005 startete.
Während bisherige Raumfahrzeuge eine abgerundete Außenhaut besitzen, ist SHEFEX mit scharfen Kanten ausgerüstet. Sie sollen den Wiedereintritt in die Erdatmosphäre billiger, sicherer und flexibler machen. Die ersten Tests musste Shefex als Flugmodell im Göttinger Windkanal der DLR bestehen. In der Testanlage entstehen dabei Temperaturen von fast 5000 Grad Celsius – die Temperatur an der Oberfläche unserer Sonne. Das Szenario simuliert den Wiedereintritt des Raumfahrzeuges in die Erdatmosphäre in einer Höhe von etwa 35 Kilometern. Die Testergebnisse im Windkanal zeigen: Die scharfen Kanten von SHEFEX leiten die Wärme besser ab als runde Profile.
Anfang 2012 soll nun nach 2005 eine weitere SHEFEX-Rakete zum Experimentalflug starten – von einer mobilen Abschussrampe, die in Norwegen aufgestellt ist.
© mce mediacomeurope GmbH 2011
