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First-principles kinetic modeling for solar hydrogen production

The development of sustainable and efficient energy conversion processes at interfaces is at the center of the rapidly growing field of basic energy science. How successful this challenge can be addressed will ultimately depend on the acquired degree of molecular-level understanding. In this respect, the severe knowledge gap in electro- or photocatalytic conversions compared to corresponding thermal processes in heterogeneous catalysis is staggering. This discrepancy is most blatant in the present status of predictive-quality, viz. first-principles based modelling in the two fields, which largely owes to multifactorial methodological issues connected with the treatment of the electrochemical environment and the description of the surface redox chemistry driven by the photo-excited charges or external potentials.Successfully tackling these complexities will advance modelling methodology in (photo)electrocatalysis to a similar level as already established in heterogeneous catalysis, with an impact that likely even supersedes the one seen there in the last decade. A corresponding method development is the core objective of the present proposal, with particular emphasis on numerically efficient approaches that will ultimately allow to reach comprehensive microkinetic formulations. Synergistically combining the methodological expertise of the two participating groups we specifically aim to implement and advance implicit and mixed implicit/explicit solvation models, as well as QM/MM approaches to describe energy-related processes at solid-liquid interfaces. With the clear objective to develop general-purpose methodology we will illustrate their use with applications to hydrogen generation through water splitting. Disentangling the electro- resp. photocatalytic effect with respect to the corresponding dark reaction, this concerns both the hydrogen evolution reaction at metal electrodes like Pt and direct water splitting at oxide photocatalysts like TiO2. Through this we expect to arrive at a detailed mechanistic understanding that will culminate in the formulation of comprehensive microkinetic models of the light- or potential-driven redox process. Evaluating these models with kinetic Monte Carlo simulations will unambiguously identify the rate-determining and overpotential-creating steps and therewith provide the basis for a rational optimization of the overall process. As such our study will provide a key example of how systematic method development in computational approaches to basic energy sciences leads to breakthrough progress and serves both fundamental understanding and cutting-edge application.

Erfordernisse und Moeglichkeiten der Grundwasserbewirtschaftung

Die Erfordernisse der Grundwasserbewirtschaftung sind in den letzten Jahren sowohl quantitativ wie qualitativ gewachsen. Nicht nur der zunehmende Anspruch fuer die Trinkwasser- und Brauchwasserversorgung, sondern auch die Gefaehrdung der Qualitaet des Trinkwassers macht die Bearbeitung dieser Fragen vordringlich. Bei der Qualitaet ist im besonderen die Nitratbelastung im westfaelischen und westlichen Niedersachsen so gross geworden, dass hier die Stillegung einzelner Brunnen bereits erforderlich wurde. Mit einer verbesserten Grundwasserbewirtschaftung muessen die zunaechst in der Qualitaet voll befriedigenden Niederschlaege nicht in die Oberflaechengewaesser abgeleitet werden, sondern dem Grundwasser zugefuehrt werden. Hierfuer sind Regenrueckhaltebecken in einem engen Netz in den betroffenen Raeumen erforderlich. Bisher sind diese Regenrueckhaltebecken nur in Verbindung mit Verkehrsbauten angelegt worden, deren andere Konzeption ist eine Grundfrage dieses Vorhabens.

Entwicklung eines innovativen und ressourceneffizienten Kreislaufschließungsverfahrens für Tensid-haltige Prozesswässer auf Basis einer flexiblen und kostengünstigen MEMS-Prozessmesstechnik für Tensidanalytik, Teilprojekt 2

Entwicklung eines innovativen und ressourceneffizienten Kreislaufschließungsverfahrens für Tensid-haltige Prozesswässer auf Basis einer flexiblen und kostengünstigen MEMS-Prozessmesstechnik für Tensidanalytik, Teilprojekt 4

Wissenschaftliche Begleitung und Optimierung eines produktionsintegrierten Verfahrens zur Betriebswasserrueckgewinnung in einer Spezialfabrik und Bau einer Demonstrationsanlage im grosstechnischen Massstab

Labordatenverarbeitungssystem Umweltuntersuchungen

Labordatenverarbeitungssystem Umweltuntersuchungen mit Daten zu den Umweltmedien Wasser, Boden, Luft und Abfall. Anorg., org., mikrobiolog. Analyseergebnisse von Grund-, Trink- und Brauchwasser, Oberflächengewässern, Abwasser, Deponieflächen. Untersuchungsdaten zu Boden- und Abfallbelastung: bodenkundliche, sensorische, physikalische, chemische und biologische Daten einschließlich der Daten des ehemaligen Dioxinkatasters DIXI. Ergebnisse diskontinuierlicher Messungen von gas- und staubförmigen Bestandteilen in der Außenluft; Depositionsmessungen, Untersuchung von Hausstaubproben. Jährlich wechselnde Messprogramme in unterschiedlichen Gebieten von Hamburg Messdaten, Probenbegleitdaten, Projektbegleitdaten, Stammdaten von Firmen, Objekten, Gewässern, Deponien, Messstellen.

Wasserbuch anlagenbezogen

Zu den anlagenbezogenen Wasserbucheinträgen zählen u.a. folgende wasserrechtliche Tatbestände: Benutzungen von Grundwasser und/oder Oberflächenwasser gemäß § 9 WHG i.V.m. § 5 SächsWG; Einleiten von Abwasser in Gewässer gemäß § 57 WHG (Direkteinleitung) i.V.m. § 51 SächsWG; Einleiten von Abwasser in öffentliche Abwasseranlagen gemäß § 58 WHG (Indirekteinleitung) i.V.m. § 53 SächsWG oder Einleiten von Abwasser in private Abwasseranlagen gemäß § 59 WHG; Errichtung, Betrieb, wesentliche Änderung, Unterhaltung und/oder Stilllegung von Anlagen in, an, über und unter oberirdischen Gewässern gemäß § 36 WHG i.V.m. § 26 SächsWG; Errichtung, Betrieb sowie die wesentliche Veränderung oder Beseitigung einer Abwasserbehandlungsanlage gemäß § 60 WHG i.V.m. § 55 SächsWG; Errichtung, Betrieb sowie die wesentliche Veränderung oder Beseitigung von öffentlichen Wasserversorgungsanlagen gemäß § 55 SächsWG i.V.m. § 50 Abs. 4 WHG; Nutzung von Fernwasser gemäß § 44 SächsWG i.V.m. § 50 Abs. 2 WHG; Errichtung, Betrieb und/oder wesentliche Änderung von Anlagen zum Lagern, Abfüllen oder Umschlagen wassergefährdender Stoffe gemäß § 63 WHG; Gewässerausbau sowie Errichtung von Deich- und Dammbauten gemäß § 68 WHG i.V.m. § 63 SächsWG; Herstellung, wesentlichen Änderung oder Beseitigung eines Flutungspolders gemäß § 63 SächsWG; Übertragen der Unterhaltungslast zur Gewässerunterhaltung gemäß § 40 WHG i.V.m. § 33 SächsWG, Übertragen der Pflicht zur Abwasserbeseitigung gem. § 56 WHG, Übertragen der Pflicht zur öffentlichen Wasserversorgung gemäß § 43 SächsWG; Duldungs- und Gestattungsverpflichtungen nach § 99 SächsWG (Zwangsrechte)

Wasserbuch Flächengebiet Festsetzung

Bei den Wasserbucheinträgen zur Flächengebietsfestsetzung handelt es sich u.a. um folgende wasserrechtliche Tatbestände: Wasserschutzgebiete gemäß § 51 WHG i.V.m. § 46 SächsWG; Heilquellenschutzgebiete gemäß § 53 WHG i.V.m. § 47 SächsWG; Überschwemmungsgebiete an oberirdischen Gewässern sowie vorläufig gesicherte Überschwemmungsgebiete gemäß § 76 WHG i.V.m. § 72 SächsWG; Risikogebiete gemäß § 74 WHG bzw. überschwemmungsgefährdeter Gebiete gemäß § 75 SächsWG; Hochwasserentstehungsgebiete gemäß § 78d WHG i.V.m. § 76 SächsWG; Festsetzung von Gewässerrandstreifen nach § 38 Abs. 3 WHG i.V.m. § 24 Abs. 4 SächsWG

MarTERA-WeBoat - Entwicklung von Aufbereitungstechnologien zur Entfernung von Entlausungsmitteln aus Prozesswässern der marinen Aquakultur, Vorhaben: Entwicklung von Filtersystemen für marine Aquakulturen

Hydrogeologische Karte Sambia (HYGMAP ZAMBIA), Südprovinz - "Northern Kariba Lake and Kafue Gorge" 1:250.000

In Sambia steigt der Bedarf an Trink- und Nutzwasser ständig an. Die sambische Regierung kooperiert im Wassersektor mit der BGR als einer der Durchführungsorganisationen der bilateralen Technischen Zusammenarbeit. Innerhalb des Projektes "Grundwasserressourcen für die Südprovinz" werden Lösungskonzepte für die südlichen Landesteile erarbeitet, in denen Oberflächenwasser knapp und nicht ganzjährig verfügbar ist. Die Gewährleistung eines integrierten, nachhaltigen Managements der nationalen Grundwasserressourcen setzt voraus, dass genügend Informationen über die verfügbaren Mengen und Qualitäten sowie des Oberflächen- als auch des Grundwassers vorhanden sind. Ein Ergebnis der Datenrecherche ist die GIS-basierte Hydrogeologische Karte der Südprovinz Sambias, Blatt "Northern Kariba Lake and Kafue Gorge" im Maßstab 1:250.000. Die Karteninhalte setzen sich wie folgt zusammen: - Topographie; Administrative Grenzen, Verkehr, Siedlungen, Gesundheitscenter, Schulen, Relief und Gewässersystem mit Feuchtgebieten - Oberflächenwassereinzugsgebiete - Grundwassergleichen und -richtung - Aquifere - Lithologie und geologische Strukturen - Bohrlöcher, Brunnen und Quellen - Nebenkarte: Niederschlag - Indexkarte: existierende Hydrogeologische Karten der Südprovinz Sambias (Maßstab 1:100,000) Hinweis: Zusätzlich stehen 2 weitere hydrogeologische Karten der Südprovinz im Maßstab 1:250.000 und eine Karte im Maßstab 1:100.000 sowohl digital als auch gedruckt zur Verfügung. Die gedruckte Version ist nur im Gesamtpaket (4 Karten mit 2 Beiheften) erhältlich.

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