Das Projekt "Study on the emission of nanoparticles in products in the life cycle and the ecological evaluation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e.V. durchgeführt. Objective of the project is the assessment of the exposure of environment and human health by synthetic nanomaterials. The project includes a life cycle analysis of relevant products, an analysis of measurement equipment, and the identification of the demand for research and development. A reference study was commissioned by the Federal Environmental Agency - FKZ 3708 61 300 - in the scope of the UFOPLAN 2008, to summarise the current knowledge and research needs in the area of emission of nanoscale particles from products in the course of their life cycle as well as their possible environmental effects (relevance). For this purpose, information about nanoscale silver, titanium dioxide, carbon black, cerium oxide used in wipes, wall paint, in tires and additives in fuel, were compiled and evaluated. Possible measurement techniques and methods, for different measurement parameters and matrices, for examining the emission and characterizing nanostructures and their behaviour in the environment were summarized in a separate section. Emission of nanoscale material from products can take place at different stages in the course of its life cycle; during production, processing, transportation, when in use or during disposal of materials and products. Release generally takes place in environmental media such as air, water or soil/sediments. Nanoscale silver and titanium dioxide is mainly released into the aquatic medium. The release of silver particles has been shown when washing tissues and textiles in particular which have been impinged with nanoscale silver. It is not clear if the particles are release in the form of ions or nanoparticles. The release of TiO2 from wall paint after rain events was seen in rain water and in near by surface waters during field measurements. Laboratory studies have shown that TiO2 particles can be released through mechanical stress.It seems on the other hand that the emission of carbon black and cerium oxide mainly takes place in air. Carbon black can stem from ink, laser printers or tires. Studies have established the release of nanoscale soot particles form tires. It could not be determined if the released particles were the original particles or particles formed from secondary processes. The primary application for nanoscale cerium oxide is in polishing agents, coating products and as catalysts in e.g. diesel fuels. Cerium oxides have also been used recently for medical purposes, e.g. tested and marketed as antioxidants. Cerium oxide emission is likely for all the listed applications. This could be proven by field measurements particularly when used in fuels. It was not examined whether the released cerium oxide from diesel fumes correspond to that which was applied. There are generally very few publications for this study that deal explicitly with the emission from the materials and products which are to be examined...
Das Projekt "EXIST-Forschungstransfer: NGE" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Chemie durchgeführt. Für die Herstellung vieler Alltagsgegenstände (Matratzen, PVC, Kevlar) wird Chlorgas als Hilfsstoff der Produktion benötigt. Weltweit werden jährlich 90 Mio. t Chlor produziert. Die Chlorproduktion erfolgt fast ausschließlich elektrochemisch über Chlor-Alkali-Elektrolyse. Die dafür eingesetzte elektrische Energie im Bereich von ca. 270 TWh ist ein wesentlicher Kostenfaktor und verursacht erhebliche Mengen CO2. Wesentliche Energieeinsparung sind möglich, wenn die Effizienz des Prozesses verbessert wird. Größter Hebel sind die in der Elektrolyse eingesetzten Anoden, an denen das Chlor gebildet wird. Das hier beantragte Projekt verfolgt die technische Nutzbarmachung einer neuartigen Elektrodentechnologie für Chloranoden. Dabei werden konventionelle Anodenbeschichtungen durch neuartige nanostrukturierte Beschichtungen ersetzt, wodurch die für den Prozess benötigte Spannung im Labormaßstab um ca. 30 bis 50 mV reduziert wurde. Hochgerechnet auf den aktuellen globalen Chlormarkt entspricht dies einer Einsparung an Energiekosten von ca. 200 Millionen EUR jährlich sowie ca. 800 000 t weniger emittiertem CO2. Ziel des Projektes ist die Skalierung der entwickelten Technologie nanostrukturierter Elektroden für die Chlorproduktion auf den industriellen Produktionsmaßstab und die Schaffung der Voraussetzung einer Firmengründung. Die Firma bietet eine drop-in-Technologie, mit der ohne wesentliche Veränderungen bestehende Anlagen und Prozesse kontinuierlich aufgerüstet und werden können. Der Proof of Principle wurde im Labormaßstab bis 0,2 cm2 für die Elektrolyse von NaCl und HCl erbracht. Im hier beantragten EXIST-Projekt wird die Schichtproduktion auf den Pilotmaßstab (Benchzelle, 0,6 m2) sowie technische Elektroden (2,7 m2) skaliert. Als proof-of-concept dienen Anoden, die in Bench-Maßstab (0,6 m2) industriell getestet, für mehr als 1 Monat in der NaCl-Elektrolyse ein um 30 mV verbessertes Überpotential aufweisen. Weiterhin wird die Geschäftsidee zu einem Businessplan ausgearbeitet.
Das Projekt "Nanostructured carbon-supported bimetal catalysts for the oxygen reduction at the H2-PEMFC and DMFC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Background: Fuel cells are usually classified into working temperature categories. High temperature fuel cells (HTFC), such as the Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) or the Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) are working in a temperature range of 600-950°C that allows a sufficient conductivity of the electrolyte. State of the art HTFCs have already shown high cell efficiency up to 60%. Low temperature fuel cells (LTFC) are mostly equipped with a polymer membrane such as Nafion whose conductivity depends on the presence of water molecules. Therefore, their working temperatures are usually limited to 80-90°C. With exception of MCFC that is specially designed for stationary electricity plans, both, high and low temperature fuel cells are planned to be used in a foreseeable future as energy converter for stationary and automotive applications. In the case of the LTFC, however, more robust systems and especially, more stable polymer membranes than PBI-based ones, which are still sensitive to cold starting processes that are able to work at 100-150°C are needed. Higher working temperatures mean higher efficiency of the catalysts, lower electrolyte resistances and as a consequence higher cell performances. These depend not only on the working temperature, kind of catalyst and membrane, but also on the purity of the fuel and its distribution within the diffusion and reaction layers and also on the evacuation of the reaction products, which can lead to catalyst poisoning and electrode flooding, respectively. The latter depends on the morphology and properties inherent to the diffusion and reaction layers, such as catalyst loading, porosity, hydrophobicity, thickness and additionally on the compression forces within the stack. For these reasons, the design of the membrane-electrodes assembly (MEA) remains a very important step within the fuel cell concept. One distinguishes two strategies: the most common one consists on coating the electrodes with the diffusion and reaction layers (CCE) and finally press them together with the membrane to a MEA. The second one aims to directly coat the membrane with the reaction and diffusion layer inks or pastes (CCM).
Das Projekt "SGP 1 Grad N Programm: In Richtung Hybridgeräte für Energieumwandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Peter Grünberg Institut, PGI-9: Halbleiter-Nanoelektronik durchgeführt. Das Ziel des Projektes ist es, den Schlüssel zu einer guten Leistung von Bulk-Heteroübergang GaAs/Thiophen Hybrid-Solarzellen, basierend auf geordnete Anordnung von GaAs Nanodrähten, zu verstehen. Die spezifische Ziele davon sind: 1. Herstellen von funktionierten Hybrid-Solarzellen. 2. Verstehen der Wirkung von Grenzflächenchemie auf den photovoltaischen Eigenschaften. 3. Einschätzen der optimalen Werkstoffkombination für die Solarzelle. 4. Bewertung möglichen Gewinns aus der geordneten Struktur aus GaAs Rückgrat der Solarzelle. Die Verwendung von hochgeordneten Materialien ist wesentlich für das Verständnis von der Leistung der Hybridsolarzellen. Aber wir wollen evaluieren, ob es auch für die praktischen Systeme Vorteile bringen kann. Diese Arbeit wird von Forschungszentrum Jülich (FZJ) und Technische Universität Nanyang (NTU) durchgeführt. NTU wird für die Oberflächenchemie, die Nanostrukturierung und die Evaluierung von Geräten zuständig sein. FZJ wird verantwortlich für das Wachstum von GaAs Nanodrähten und auch für die Evaluierung der Devicephysik sein. Besuchen zwischen FZJ und NTU wird den reibungslosen Ablauf des Projektes unterstützen. Am Anfang des Projektes wird die erste Sitzung über die detaillierte Planung stattfinden. Nach der Sitzung besuchen sich alternative FZJ und NTU alle 3 Monate für 1 bis 4 Woche. Am Ende des Projektes werden in einem Treffen die Arbeiten zusammengefasst, und die zukünftige Orientierungen bestimmt.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Institut für Chemie und Biochemie durchgeführt. Es wird ein Messstand ausgebaut und signifikant verbessert, mit dem Untersuchungen an größenselektierter, nanoskopischer Materie in der Gasphase möglich sind. Es werden Verfahren entwickelt, mit denen Nanopartikel wie Quantendots und umweltrelevante Aerosole mit hoher Dichte für Untersuchungen in die Gasphase gebracht werden. Es wird Synchrotronstrahlung und FEL-Strahlung v.a. dazu genutzt, um selektiv die Form und Größe der Partikel, ihren chemischen und strukturellen Aufbau bzw. Veränderungen und die optischen Eigenschaften dieser nanoskopischen Systeme zu bestimmen. In einem Forschungsverbund werden komplementäre und innovative Methoden zur Erzeugung von dichten Targets freier Nanopartikel in der Gasphase jenseits des bisherigen Standes der Wissenschaft weiterentwickelt. Die Nanopartikel werden im freien Strahl oder in Partikelfallen untersucht. Die neuen Ressourcen werden nach ihrer Optimierung im Hinblick auf aktuelle Fragen der Grundlagenforschung und der angewandten Forschung, mit Priorität bei den Material- und Umweltwissenschaften, genutzt. Das Potential im Hinblick auf Anwendungen in den Lebenswissenschaften soll in Kooperationen ausgelotet werden.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Es wird ein Messstand ausgebaut und signifikant verbessert, mit dem Untersuchungen an größenselektierter, nanoskopischer Materie in der Gasphase möglich sind. Es werden Verfahren entwickelt, mit denen Nanopartikel wie Quantendots und umweltrelevante Aerosole mit hoher Dichte für Untersuchungen in die Gasphase gebracht werden. Es wird Synchrotronstrahlung und FEL-Strahlung v.a. dazu genutzt, um selektiv die Form und Größe der Partikel, ihren chemischen und strukturellen Aufbau bzw. Veränderungen und die optischen Eigenschaften dieser nanoskopischen Systeme zu bestimmen. In einem Forschungsverbund werden komplementäre und innovative Methoden zur Erzeugung von dichten Targets freier Nanopartikel in der Gasphase jenseits des bisherigen Standes der Wissenschaft weiterentwickelt. Die Nanopartikel werden im freien Strahl oder in Partikelfallen untersucht. Die neuen Ressourcen werden nach ihrer Optimierung im Hinblick auf aktuelle Fragen der Grundlagenforschung und der angewandten Forschung, mit Priorität bei den Material- und Umweltwissenschaften, genutzt. Das Potential im Hinblick auf Anwendungen in den Lebenswissenschaften soll in Kooperationen ausgelotet werden.
Das Projekt "Teilvorhaben P0-2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Department Chemie, Physikalische und Theoretische Chemie, Lehrstuhl Physikalische Chemie durchgeführt. Titel: Materialsynthese Ir-basierter Anodenkatalysatoren mit geringer Ir-Packungsdichte. Aufgrund des stetig ansteigenden Energiebedarfs sowie der anvisierten Dekarbonisierung des Energiesektors ist der Ausbau von erneuerbaren Energien (Wind- und Solarstrom) unabdingbar. Im Zuge dessen nimmt die Bedeutung von elektrolytisch erzeugtem Wasserstoff, der entweder direkt im Verkehrssektor B(Brennstoffzellenfahrzeugen) oder in der Industrie (Ammoniaksynthese, Raffinerieprozesse etc.) Einsatz finden kann, stetig zu. Der Technologiepfad I adressiert aktuelle Herausforderungen der Wasserelektrolyse (auf dem Weg der Polymer-Membran Elektrolyse), nämlich von der grundlegenden Materialforschung und -entwicklung, über die angewandte industrielle Entwicklung bis hin zur wirtschaftlichen Gesamtanalyse. Ziel des vorliegenden Projektes (Task 1,1 in enger Zusammenarbeit mit Prof. Fattakhova-Rohlfing, FZJ) ist die Entwicklung skalierbarer Synthesen von nanoskaligen, Iridium-basierten OER-Katalysatoren auf hochporösen Trägermaterialien mit hoher OER Aktivität/Stabilität bei geringer Packungsdichte des seltenen Iridiums. Dabei werden zwei verschiedene Ansätze sowie deren Kombination verfolgt: 1) Optimierung der Syntheseverfahren zur Herstellung von nanoskaliger OER Katalysatoren auf Oxidträgern am FZJ (Task 1.1a) und Identifikation der Alterungsmechanismen (mit IEK-11/HIERN, HZB und TUM). 2) Entwicklung nanostrukturierter hochporöser Trägersysteme mit durch verschiedene Template gesteuerter Morphologie sowie Beschichtung mit ultradünnen Iridium-basierten OER-Katalysatorschichten an der LMU (Task 1.1b) sowie Bestimmung von deren OER Aktivität und Degradationsstabilität (in Zusammenarbeit mit IEK-1/HIERN). Beide Ansätze kombiniert bilden das letzte Task (1.1c), in welchem die Morphologie sowie die Katalysatorbeschichtung für eine Integration in MEAs (Kooperation mit TUM TEC, Task 4,1) optimiert und skaliert wird. Die Skalierbarkeit der Synthesen wird zusammen mit Heraeus evaluiert.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V. durchgeführt. Das angestrebter Ziel des Vorhabens ist die Untersuchung und Etablierung eines Multiplex Chip-basierten Nachweis für Antibiotika-resistenten Genen im Mikroorganismen von Oberflächengewässern. Bislang werden die Resistenzen in Gewässern nur punktuell untersucht, das Projekt soll einen systematischen Ansatz verfolgen und die Tools für ein routinemäßiges Monitoring entwickeln. Dazu soll eine optisch auslesbare Chiplattform zum Nukleinsäurenachweis realisiert werden, verbunden mit Aufbau einer Zusammenarbeit mit Experten in Gewässerökologie und Assayentwicklung sollte die Nachweis und Erfassung des Verbreitungsmusters der Antibiotika-Resistenzen ermöglichen und dadurch im hohem Maße zur Qualitätsprüfung der Oberflächengewässer beitragen. Im Vorhaben sollte ein optische-auslesbares Chipsystem zum Nachweis der entsprechenden Resistenz- Gene entwickelt und dann validiert werden. Der neue Nachweisverfahren basiert auf Nukleinsäurenachweistechniken im Kombination mit Amplifikationsmethoden. Dazu werden von den Kooperationspartnern die Resistenz-Gene bestimmt, selektiert und die für den Nachweis notwendigen Sonden und Primern definiert. Von der IPHT wird ausgehend von einem colorimetrischen Assay, eine Onsite Detektionsaufbau realisiert aus der Kombination von DNA-Amplifikationsmethoden und eine neuartige optische Mikroarray-Detektion. Für den optischen Mikroarray-Detektion werden plasmonische Nanostrukturen auf deren optische Eigenschaften und Sensitivitäten getestet und in Chipformat überführt. Ein Spektrometeraufbau sollte die optische Detektion der Resistenz-Gene schließlich ermöglichen. Es werden zusätzlich alternative isothermale Amplifikationsmethoden geprüft für die Vor-Ort Analyse.
Das Projekt "Teilvorhaben: Thermoelektrische Dünnschicht-Kühler für den Einsatz im Bereich HotSpot und LED Kühlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Micropelt GmbH durchgeführt. In diesem Vorhaben sollen Methoden zur lokale Kühlung von 'HotSpots' adressiert werden. Bei erfolgreichem Projektabschuss steht einen neue Technologie zur Verfügung, die es erlaubt elektronische Bauelemente lokal zu kühlen und dadurch bei identischer Performance den Gesamtenergieverbrauch zu reduzieren. Zur Erreichung dieses Zieles werden über den Stand der Technik hinaus thermoelektrische Dünnschichtmaterialien entwickelt. Die resultierenden Bauteile werden in Zusammenarbeit mit deutschen und europäischen Partner mit innovativen Integrations- und Packagingkonzepte in Demonstrationsapplikationen aus den Bereichen HotSpot Kühlung (Schneider Electric, Infineon) und Kühlung von HighBrigthness LEDs (Fiat) integriert und evaluiert. Im Bereich der Materialentwicklung liegt der Fokus der Arbeiten nicht nur auf der Realisierung des bestmöglichen Materials - die spätere Realisierbarkeit in die bestehende Micropelt-Technologie hat einen mindestens ebenso hohen Stellenwert. Diese Ziele sollen durch den Einsatz einer Hochratenabscheidung in Kombination mit sogenannten Compound-Targets erreicht werden. Die parallele Verwendung von zwei Targets der Zusammensetzungen Z1 und Z2 erlaubt bei geeignetem Einstellen der Prozessparameter nanoskalige Strukturen mit hoher Rate abzuscheiden. Im Bereich des Packaging werden Ansätze verfolgt, bei denen die Kühler über einen separaten thermischen Pfad an die Wärmequelle gekoppelt wird. Hierdurch ist eine möglichst betriebssichere Integration gegeben.
Das Projekt "Teilvorhaben 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Pinter Guß GmbH durchgeführt. Beim Gießen komplexer Aluminiumteile treten häufig Lunker auf, die zu Ausschuss führen. Diese lassen sich häufig mit den klassischen Methoden der Gießereitechnik, z.B. durch gezielt angebrachte Speiser, nicht vermeiden. Ausschuss bedeutet aber, dass neben einem hergestellten nicht lieferfähigen Produkt der Energieeinsatz für den Gießprozesses verloren geht. Weiterhin entsteht ein Ressourcenverbrauch durch Abbrand des wieder eingesetzten Gussmateriales sowie durch Formstoffbinder und Formstoffverluste. Ziel des Projektes ist es nun, die Randbedingungen beim Einsatz von nanostrukturierten Oxiden und anderen geeigneten Partikeln und Additiven so zu verifizieren, dass eine innere Nachspeisung über feinste Gasporosität eine Speisungslunkerbildung vermeidet. Im Falle der Firma Pinter Guss GmbH Deggendorf bezieht sich dies auf maschinengeformte dickwandige Gussteile sowie Teile mit deutlichen Wandstärkenübergängen mit höchsten Anforderungen an die Qualität sowie auf handgeformte Gussteile mit Massebereichen bis zu 1000 kg. In allen betrachteten Bereichen ist es erklärtes Ziel, die speisungsbedingte Ausschussquote gegenüber dem derzeitigen Stand deutlich zu reduzieren. Die Arbeitsplanung ist aus Platzgründen in beiliegenden Unterlagen erläutert.
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| Bund | 246 |
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| Förderprogramm | 246 |
| License | Count |
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| open | 246 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 246 |
| Englisch | 32 |
| Resource type | Count |
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| Keine | 91 |
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| Topic | Count |
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| Boden | 148 |
| Lebewesen & Lebensräume | 114 |
| Luft | 159 |
| Mensch & Umwelt | 246 |
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| Weitere | 246 |