In Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen (PEFC) werden Dichtungen eingesetzt um Medienräume gegeneinander und zur Umgebung hin abzudichten. Die Umgebungsbedingungen in Brennstoffzellen stellen hohe Anforderungen an die Werkstoffe. Es müssen daher technisch leistungsfähige Werkstoffe eingesetzt werden und gleichzeitig die ambitionierten Kostenziele, insbesondere für die Anwendung in mobilen Anwendungen, eingehalten werden. Um diese Anforderungen zu erfüllen müssen neue Werkstoffe entwickelt werden. Im Rahmen dieses Projektes sollen auf Basis von Polyolefinen (z. B. EPDM) vor allem alternative Reaktionsmechanismen zur Vernetzung gefunden werden, mit denen Prozesszeiten erreicht werden können, die zur Erreichung der Kostenziele erforderlich sind. Die bisher v. a. eingesetzte radikalische Vernetzungsreaktion von EPDM muss dabei ersetzt werden, da dadurch Nebenprodukte entstehen, die der Funktion der Brennstoffzelle abträglich sein können. Außerdem soll das reaktive Mischen im Pressmischer als alternative Compounding-Technologie erprobt werden. Der im Rahmen dieses Projektes entwickelte Dichtungswerkstoff soll abschließend auf einer kommerziellen metallischen Bipolarplatte integriert und deren Funktion im Betrieb validiert werden. - Modifizierung von Polyolefin-Kautschuk für die Anwendung in der PEFC o Grafting der Einzelkomponenten o Entwicklung der Kondensations- und Additionsvernetzung o Reaktives Mischen - Erprobung von Haftvermittler für additionsvernetzende Polymere - Haftungsoptimierung der metallischen Substratkomponente - Elastomere Spritzgießtechnologie im Injection Moulding Verfahren - Erprobung und Validierung des Dichtungswerkstoffes unter Brennstoffzellenbedingungen - Applikation der Dichtung auf der metallischen Bipolarplatte eines PEFC-Brennstoffzellenstacks und Erprobung im anwendungsnahen Betrieb.
Biochar, a black carbon sequestering material, and an active plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) community have both been shown to enhance soil productivity and plant growth, although they have not been tested under drought affected field conditions. This research project will investigate how the addition of biochars, derived from maize silage and PGPR can improve the soil biological, chemical, physical properties, plant growth and nutrient uptake on drought affected soils where water scarcity and low soil organic matter status are major factors limiting crop production. In greenhouse and field experiments we will test the hypothesis that PGPR along with biochar application is an effective strategy to reduce soil degradation by drought and to increase soil fertility by enhancing soil organic matter status, soil microbial activity and nutrient availability, apart from having other beneficial effects such as C sequestration. In addition it is expected that biochar may protect bacteria under drought stress in soils, increasing their survival in soil, where competition with native microorganisms for nutrients is very high. Moreover, potential of biochar as inoculums carrier can promote its production from biological wastes, preventing these materials from emitting large amounts of carbon dioxide into the atmosphere by being burned or composted. The project will give an opportunity to expand current research on biochar and bacterial fertilizer amendments for alfalfa of degraded and low-fertility soils in Europe to a wider range of soil types and climate conditions, from which we can expect new insights into the way biochars interact with soils and soil biota in general. Improving soil quality by biochar and PGPR can make a great impact on the sustainability of the profitable use of the affected soils, in particular under conditions of climate change.
Abwässer gelten als hauptsächliche Quelle von estrogen wirksamen Substanzen, bei denen es sich einerseits um natürliche und synthetische Hormone handelt und andererseits um Industriechemikalien, die in unerwünschter Weise das Hormonsystem beeinflussen können. In diesem Dissertationsprojekt wurde mit Hilfe eines biologischen in vitro Zelltests estrogene Aktivität in verschiedenen Arten von Abwasser nachgewiesen und die Elimination dieser Aktivität im Verlauf der Abwasserreinigung erfasst. Der verwendete in vitro Wirktest basierte auf der Induktion eines Reportergens in estrogen-sensitiven, gentransformierten Mammakarzinomzellen (sogenannten MVLN-Zellen). Die erfolgreiche Etablierung dieses Testsystems konnte unter anderem durch die mit Literaturdaten übereinstimmende Quantifizierung der relativen estrogenen Potenz von bekannten (Xeno)estrogenen demonstriert werden. Auch die Eignung der durchgeführten Probenaufarbeitung zur Gewinnung konzentrierter, für den MVLN-Test geeigneter Extrakte als entscheidender Schritt bei der Quantifizierung estrogener Aktivität in Umweltproben konnte belegt werden. Trotz weltweiter Forschungstätigkeiten in den letzten Jahren ist die Datenlage über die Elimination estrogen aktiver Substanzen aus dem Abwasser immer noch unzureichend. Die vorliegende Arbeit leistet hier einen Beitrag und ist darüberhinaus die erste systematische Untersuchung der in Deutschland häufigen, weitergehenden (tertiären) Abwasserreinigung hinsichtlich der Entfernung estrogen aktiver Substanzen. Die untersuchten acht kommunalen Kläranlagen erwiesen sich alle hinsichtlich der biologischen Reinigungsstufe als sehr effektiv im Vergleich zu Literaturdaten, wobei die Belastung im Zulauf der Kläranlagen in dem aus der Literatur bekannten Bereich lag. Dennoch enthielt das gereinigte Abwasser in sechs der acht kommunalen Kläranlagen zumindest zeitweise signifikante estrogene Aktivität. Auch in den Sedimenten des Vorfluters einer dieser Kläranlagen war estrogene Aktivität nachweisbar. Im Kontext kürzlich veröffentlichter Untersuchungen geben diese Ergebnisse Anhaltspunkte dafür, dass die bei allen untersuchten Anlagen vorhandene Nitrifikation und das damit verbundene hohe Schlammalter mit der Eliminationsleistung der estrogenen Aktivität zusammenhing. Weitere Faktoren wie die Art der Phosphatelimination und der Schlammbehandlung wiesen keinen Zusammenhang mit der Eliminationsleistung auf. Die wiederholte Beprobung der Kläranlagen zu verschiedenen Jahreszeiten ergab Hinweise auf eine temperaturabhängige Eliminationsleistung, aber auch auf eine jahreszeitlich unterschiedliche Belastung der Kläranlagen mit estrogen aktiven Substanzen. Neben kommunalem Abwasser wurden auch zwei weitere Arten von Abwasser untersucht, über die bisher nur wenig hinsichtlich der Belastung mit estrogen wirksamen Stoffen bekannt war. Dabei handelte es sich einerseits um Sickerwasser einer Siedlungsabfalldeponie und andererseits um reines Industrieabwasser. U.s.w.
Neuartige oberflächenaktiven Kombinationsprodukten aus epoxidierten Fettderivaten, natürlichen Hydroxycarbonsäuren und Polyolen werden in einer Art 'Baukastensystem' weiter umgesetzt, die entstandenen Additionsprodukte physikochemisch als auch anwendungstechnisch in Bezug auf den Einsatz als Tenside und Emulgatoren in der Reinigungs- und kosmetischen Industrie untersucht. Im Idealfall sind die Zielverbindungen ohne Lösungsmitteleinsatz in nur einem Reaktionsschritt zugänglich (green chemistry), bestehen vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen und sind zudem biologisch abbaubar. Als Rohstoffquellen sollen bevorzugt ölsäurebasierende Systeme eingesetzt werden. Folgende Arbeitspakete sind definiert: Herstellung von Additionsprodukten unterschiedlicher Molekulargewichte auf Basis unterschiedlicher polarer (Hydroxycarbonsäuren, Polyole) sowie lipophiler Komponenten (Fettsäuren, Fettsäureester, Triglyceride). Aufbau eines ökologisch und ökonomisch geeigneten Syntheseprozesses, Untersuchung des Syntheseprozesses beim scale up und Entwurf eines Prozess-Designs zur Herstellung der oben genannten Tenside und Emulgatoren. Die Additionsprodukte sollen analytisch und physikochemisch charakterisiert und auf die Anwendung als Tenside und Emulgatoren untersucht werden. Auf Basis der Struktur-Wirkungsbeziehungen sollen gezielte Produkte durch Modifikation der Lipidfragmente und der polaren Komponente dargestellt werden.
Das Ziel dieses Forschungsprojekts war die auf mechanistische Untersuchungen gestützte, rationale Entwicklung neuer übergangsmetallkatalysierter Additionsreaktionen von N-, C-, P-, S- und O-Nucleophilen an C-C-Mehrfachbindungen. Im Mittelpunkt dieser Arbeiten sollte dabei die Erschließung der katalytischen Addition von Amiden an terminale Alkine als ein generell anwendbarer, umweltfreundlicher Zugang zur synthetisch wertvollen Substanzklasse der Enamide stehen. In bisherigen Studien gelang es uns, die beschriebene Addition von Amiden an terminale Alkine zu einer präparativ breit einsetzbaren Reaktion zu entwickeln. Neben sekundären Amiden können so mittlerweile auch Imide, Thioamide und primäre Amide an eine Vielzahl von Alkinen unterschiedlicher Funktionalität in guten Ausbeuten addiert werden. Der Katalysator ist in situ aus kommerziell verfügbaren Bis(2-methallyl)(cycloocta-1,5-dien)ruthenium(II) ((cod)Ru(met)2) zugänglich und ohne besonderen apparativen Aufwand einfach handhabbar. Je nach verwendetem Phosphin und Additiv kann regio- und stereoselektiv das E bzw Z-konfigurierte anti-Markovnikov Enamid dargestellt werden. In umfangreichen mechanistischen Studien wurden neue Erkenntnisse zum Reaktionsmechanismus der Hydroamidierung gesammelt. Dabei konnte unter anderem nachgewiesen werden, dass keiner der ursprünglichen Liganden der Rutheniumquelle (cod)Ru(met)2 während der Katalyse am Rutheniumzentrum verbleibt. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde ein wesentlich kostengünstigeres Hydroamidierungsverfahren entwickelt, bei dem der Katalysator in situ aus einfachem Rutheniumtrichlorid-Hydrat erzeugt wird. Vielleicht der bisher größte Erfolg dieses Projektes war die Entwicklung von Katalysatoren, die erstmals die Addition von primären Amiden an terminale Alkine erlauben. Entscheidend dabei ist die Verwendung anspruchsvoller, chelatisierender Phosphinliganden in Kombination mit starken Lewis-Säuren als Co-Katalysatoren. Diese Methode eröffnet die regio- und stereoselektive Darstellung von ansonsten schwer zugänglichen Synthesebausteinen und Naturstoffen. In weiteren Arbeiten sollen zunächst die mechanistischen Arbeiten abgeschlossen werden. Danach soll die Anwendungsbreite der Hydroamidierung anhand der Synthese komplexer Naturstoffe demonstriert werden. Abschließend soll Hinweisen nachgegangen werden, dass sich die Regioselektivität der Hydroamidierung bei Verwendung von anderen Übergangsmetallkatalysatoren umkehren lässt.
Es sollen Untersuchungen zu chemischen Umsetzungen von Fettstoffen in der Mikrowelle durchgeführt werden. Gesamtziel ist dabei immer eine zeit-, stoff- und energieeffizientere Funktionalisierung von Fettstoffen in Form ihrer Säuren, Ester, Alkohole hin zu neuen Fettstoffderivaten. Untersucht werden sollen Oxidations-, Dimerisierungsreaktionen, Spaltungs- und Umlagerungsreaktionen und Additionsreaktionen, die oft unter drastischen Reaktionsbedingungen ablaufen. Es ist ein Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zur Erschließung weiterer Verwendungsmöglichkeiten von Fettstoffen im Nicht-Nahrungsmittelsektor und der Anwendung einer innovativen und modernen Technologie in der chemischen Synthese, der Mikrowellentechnologie. Die vier genannten Reaktionsarten stellen typ. Reaktionen ungesättigter Fettstoffe dar. Diese Reaktionsarten sollen im Bearbeitungszeitraum systematisch untersucht werden. Die Ergebnisverwertung soll vorrangig in der Erstellung von Publikationen liegen. Des weiteren werden, bei entspr. Ergebnissen durch die HS Zittau/Görlitz Patente beantragt. Der Antragsteller will weiterhin synthetisierte Verbindungen durch Kooperationspartner auf ihre Anwendung testen lassen.
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