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Ammoniakelektrosynthese in einer Flußzelle mit Palladiummembran

Ammoniakelektrosynthese in einer Flußzelle mit Palladiummembran

Ammoniak (NH₃), ein entscheidender Rohstoff für die Düngemittelproduktion und ein potenzieller erneuerbarer, kohlenstoffreier Energiespeicher. Seine Produktion findet über das Haber-Bosch-Verfahren mithilfe von Erdgas (CH4) statt. Dabei wird Erdgas durch Dampfreformierung in Wasserstoff (H₂) und CO₂ umgewandelt. Das Haber-Bosch-Verfahren ist für etwa 1-3% der globalen CO₂-Emissionen verantwortlich. Das Verfahren benötigt stabile Energieversorgung und kapitalintensive Anlagen. Dadurch ist die Ammoniakproduktion stark zentralisiert. Alternative elektrochemischen Wege zur Ammoniakproduktion stell..

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Polyelektrolyt-Beschichtung für Ionenaustauschmembranen in der Elektrodialyse

Polyelektrolyt-Beschichtung für Ionenaustauschmembranen in der Elektrodialyse

Ionenaustauschmembranen sind Schlüsselkomponenten für verschiedene elektrochemische Technologien in der Wasseraufbereitung und für Energiespeicherung, z.B. Elektrodialyse, Membranelektrolyse und Flußbatterien. Solche Membranen zeichnen sich durch eine hohe Konzentration an geladenen Gruppen aus, die entweder kationisch (positiv) oder anionisch (negativ) geladen sein können. Die Funktion einer Ionenaustauschmembran besteht darin, den Transport von Gegenionen zu fördern, während der Wasser- und Koionenverlust eingeschränkt wird. Die Effizienz von Kationenaustauschmembranen wird diesen ungewol..

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Sulfonierter Ton und Kohlenstoffnanoröhrchen in Nafion™-basierte Protonenaustauschmembranen

Sulfonierter Ton und Kohlenstoffnanoröhrchen in Nafion™-basierte Protonenaustauschmembranen

Der Bedarf an nachhaltiger Energie hat die Entwicklung elektrochemischer System zur Energieumwandlung beschleunigt. Dazu zählen insbesondere Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (englisch: proton exchange membrane fuel cells, PEMFCs). PEMFCs bieten zahlreiche Vorteile, einschließlich hohe Energiedichte, niedrige Betriebstemperaturen, schnelle Anlaufzeiten und kompakte Bauweise. Diese Eigenschaften machen sie besonders geeignet für mobile sowie dezentrale Energieanwendungen. Die Entwicklung hochleistungsfähiger Protonenaustauschmembranen ist entscheidend für den Fortschritt der Brennstoffz..

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Leitfähige Polymere für nachhaltige Wasseraufbereitung und Energie

Leitfähige Polymere für nachhaltige Wasseraufbereitung und Energie

DOI: 10.13140/RG.2.2.13132.07045 Kohlenstoffbasierte Materialien haben ein breites Anwendungsspektrum, wie etwa Energiespeicherung und -umwandlung, Elektronik, Nanotechnologie, Wasserreinigung und Katalyse. Sie bestehen aus einem Element, das überall verfügbar ist. Die elektrochemischen Eigenschaften kohlenstoffbasierter Elektroden können durch die Verwendung leitfähiger Polymere verbessert werden. Kohletuch, das aus Kohlenstoff-Mikrofasern gewebt wird, ist ein vielversprechende kohlenstoffbasiertes Elektrodenmaterial. Es ist als langlebig und kosteneffizient und gut  für elektroche..

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Stabilität von Anionenaustauschmembranen für saubere Elektrolyse

Stabilität von Anionenaustauschmembranen für saubere Elektrolyse

DOI: 10.13140/RG.2.2.13818.56004 Energiesicherheit und Klimawandel gehören zu den größten Herausforderungen unserer Zeit. Um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern, treten erneuerbare Energiequellen als entscheidende Lösungen für eine nachhaltige Energieerzeugung in den Vordergrund. Zur Speicherung und zum Transport von erneuerbarer Energie sind skalierbare Lösung ein wichtiger Bestandteil. Wasserstoff erzeugt in Wasserelektrolyseure und verbraucht in Brennstoffzellen kann dabei helfen, die saisonale Variabilität erneuerbarer Energien auszugleichen. Brennstoffzellen hab..

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Fortschritt für nachhaltige Abwasserbehandlung: Ammoniumrückgewinnung mit Nafion-Membranen

Fortschritt für nachhaltige Abwasserbehandlung: Ammoniumrückgewinnung mit Nafion-Membranen

DOI: 10.13140/RG.2.2.25254.59202 Mit dem weltweiten Bevölkerungswachstum und der damit einhergehenden zunehmendem Umweltbelastung wird der Bedarf an nachhaltiger Abwasserbehandlung immer dringlicher. Herkömmliche Verfahren konzentrieren sich auf die Entfernung von Schadstoffen, übersehen jedoch oft die Chance, wertvolle Ressourcen zurückzugewinnen. Eine dieser Ressourcen ist Ammonium.Dieses Stickstoff enthaltende Molekül ist wachstumsfördernd und ein zentraler Bestandteil von Düngemitteln. Bei unsachgemäßer Handhabung, wie z.B Überdüngung ist Ammonium einer der Hauptverursacher von Sti..

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Regenwassernutzung für eine Kreislaufwirtschaft im Wassermanagement

Regenwassernutzung für eine Kreislaufwirtschaft im Wassermanagement

Wasser ist nicht nur eine lebenswichtige Ressource, es ist auch in der die Landwirtschaft, Industrie, für die öffentliche Gesundheit und die städtische Infrastruktur unerläßlich. Diese unverzichtbare Ressource steht jedoch weltweit zunehmend unter Druck. Die Klimaerwärmung, das Bevölkerungswachstum und mangelhafte Bewirtschaftungspraktiken haben zu einer verringerten Verfügbarkeit von Wasser und zu abnehmender Qualität geführt. Extreme Wetterereignisse wie Dürren, Hitzewellen und sinkende Flußpegel treten immer häufiger auf und gefährden Ökosysteme, die Lebensmittelproduktion und die wirtschaf..

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Transformation von Wassersystemen mit skalierbaren Membranlösungen

Transformation von Wassersystemen mit skalierbaren Membranlösungen

In einer Welt, die zunehmend von der Notwendigkeit sauberer Prozesse, nachhaltiger Produktion und fortschrittlicher Materialien geprägt ist, hat sich Membrantechno­logie als zentraler Wegbereiter über viele Branchen hinweg etabliert. Ihre Anwendungsgebiete reichen von Was­seraufbereitung und Energiegewinnung bis hin zu chemischer Trennung und Bio­prozeßtechnik. Moderne Membranen zeichnen sich durch hohe Selektivität, kompakte Bauweise und geringe Energiean­forderungen aus. Für die Industrie sind sie unverzichtbar sowohl für die Einhaltung von Umweltstandards als auch für Erfüllung leistungsbez..

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Fortschritte bei der Ammoniumrückgewinnung mit bioelektrischen Systemen

Fortschritte bei der Ammoniumrückgewinnung mit bioelektrischen Systemen

DOI: 10.13140/RG.2.2.16014.22082 In den letzten Jahrzehnten hat sich der Schwerpunkt der Abwasserbehandlung von der reinen Entsorgung hin zur Rückgewinnung von Ressourcen verlagert. Dabei werden im Abwasser enthaltene Energie und Nährstoffen erschlossen. Unter den aufkommenden Technologien befinden sich auch bioelektrische Systeme. Neben Energie und Kohlenstoff können auch wertvolle Verbindungen wie Ammonium zurückgewonnen werden. In Ammonium gebundener Stickstoff ist ein zentraler Bestandteil von Düngemitteln. Zwei Drittel dieser Ressource werden heute im sehr energieaufwendigen Haber-Bosc..

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Verbesserte Membrananordnungen für kapazitive Flußelektroden-Entsalzung

Verbesserte Membrananordnungen für kapazitive Flußelektroden-Entsalzung

DOI: 10.13140/RG.2.2.19476.16002 Mit der sich verschärfenden globalen Trinkwasserknappheit wächst der Bedarf an praktikablen und energiesparenden Entsalzungsmethoden. Zu den potentiellen Lösungen zählen osmotische Entsalzungsverfahren wie die kapazitive Deionisierung und deren fortschrittliche Variante, die kapazitive Flußelektrodendeionisierung. Flußelektroden sind strömende Elektroden, bestehend aus in der Flüssigkeit suspendierten leitfähigen Partikeln. Sind diese Partikel elektrisch aufgeladen, verhalten sie sich wie ein Kondensator, gewinnen also kapazitive Eigenschaften. Bei d..

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