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Found 60 results.

Mikroanalyse mit der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIPS) und einem VUV-optimierten Echelle-Spektrographen

Ziel des Antrages ist der Einsatz der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIPS) zur quantitativen orts- und tiefenaufgelösten Mikroanalyse mit einem neu zu entwickelnden VUV-Echelle-Spektrographen. LIPS erlaubt eine schnelle elementaranalytische Kartierung von Oberflächen ohne aufwendige Probenvorbereitung mit einer lateralen Auflösung von 3 bis 10 my m. Durch die Analyse der Spektren von einzelnen Pulsen kann eine Ortsauflösung mit einer entsprechenden Tiefenauflösung kombiniert werden. Die Verwendung eines Echelle-Spektrographen gestattet eine umfassende qualitative und quantitative multivariante Analyse von einzelnen Pulsen mit hoher spektraler Auflösung (l/dl größer als 10000) über einen Spektralbereich von 150 nm. Für den zu konzipierenden Echelle-Spektrographen wird ein Arbeitsbereich von 150 bis 300 nm angestrebt, so dass erstmals eine Multielement-VUV-Emissionsspektroskopie mit Laserplasmen für Nichtmetalle (S, P, N, O, C, As) oder metallische Elemente (Hg, Zn) möglich wird. Erste Anwendungen werden sich besonders auf geochemische und werkstoffwissenschaftliche Fragestellungen konzentrieren.

Spurenelementuntersuchung in Tidefluessen und Kuestengewaessern

Ziel des Vorhabens sind Bestandsaufnahmen des Belastungszustandes der norddeutschen Tidefluesse und Kuestengewaesser in Hinblick auf Schwermetalle sowie die Bilanzierung dieser Schadstoffe. Die Durchfuehrung erfolgt in enger Wechselwirkung mit hochaufloesenden hydrographischen Messungen (WA 31-059) und der Simulation der Transportvorgaenge mit mathematischen Modellen. Analysiert werden - bis in den extremen Spurenbereich - Schwebstoff-, Filtrat- und Sedimentproben sowie Gewebe aquatischer Organismen. Zur Absicherung der Richtigkeit der Ergebnisse kommen verschiedene analytische Verfahren zum Einsatz: die Aktivierungsanalyse mit thermischen Neutronen (instrumentell, radiochemisch oder mit Aktivkohle), die Aktivierungsanalyse mit 14 MeV-Neutronen, die Totalreflexions-Roentgenfluoreszenz, die optische Emissionsspektroskopie mit Plasmafackel sowie die prompte Neutroneneinfang-Gammaspektroskopie. Im Vordergrund der bisherigen Untersuchungen standen die Unterweser und die Wattenmeere an der Westkueste Schleswig-Holsteins. Die laufenden Arbeiten konzentrieren sich auf die Elbe.

Inline Plasmabeschichtung von Glasfasern zur Herstellung von Hochleistungsfaserverbünden, Teilvorhaben: Plasmadiagnostik und Modellierung des Strömungsverhaltens im Plasmamodul

Phosphorrückgewinnung und Klärschlammascheverwertung durch innovativen Einsatz einer Elektrodialyse, Teilprojekt: Entwicklung von Modellen und chemisch-analytischen Methoden zur Bilanzierung des Verfahrens Power-to-P

PiCK: Einzelvorhaben für ein Satellitenprojekt zur Förderinitiative 'Kopernikusprojekte für die Energiewende': PiCK - Plasma-induzierte CO2-Konversion - Teilvorhaben: Entwicklung einer Mikrowellen-Plasmaquelle für die CO2-Dissoziation^Plasma-induzierte CO2-Konversion zur Speicherung regenerativer Energien - Teilvorhaben: Membranentwicklung^Plasma-induzierte CO2-Konversion zur Speicherung regenerativer Energien - Teilvorhaben: Erforschung eines keramischen Membranmaterials zur Sauerstoffabtrennung^PiCK, Plasma-induzierte CO2-Konversion zur Speicherung regenerativer Energien - Teilvorhaben: Erforschung der CO2-Dissoziation in einem Mikrowellenplasmabrenner

Das Ziel des Projekts ist die Erzeugung von Kohlenmonoxid (CO) mittels eines neuen technologischen Ansatzes unter Nutzung überschüssiger elektrischer Energie aus regenerativen Quellen (Solar- und Windenergie). Dazu wird in diesem Projekt ein kombinierter Plasma- und Keramikprozess erforscht. In einem Mikrowellenplasma wird Kohlendioxid (CO2) zu den Reaktionsprodukten CO und atomarem Sauerstoff (O) dissoziiert. Der Sauerstoff wird in einem anschließenden Keramikmembranprozess abgetrennt. Das CO kann in die bestehende Gasinfrastruktur eingespeist werden oder es dient als Ausgangsprodukt für die Synthese von Plattformchemikalien, wie Methan, Methanol oder Formaldehyd. Das IGVP ist Projektkoordinator und für den Arbeitspunkt AP1 (Plasmaforschung) verantwortlich. Mit Hilfe der Mikrowellen wird ein freistehendes und elektrodenloses Plasma erzeugt, welches sich durch einfache Leistungsregelung und Skalierbarkeit auszeichnet. Die Versuchsanlage wird als Rohrreaktor geplant und aufgebaut. Dies erfordert die Berechnung der Resonatorgeometrie für eine sichere Zündung des Plasmas sowie die numerische Simulation der Gasströmung für ein optimiertes Gasmanagement. Die Plasmaparameter werden über die optische Emissionsspektroskopie bestimmt und mit der Prozesseffizienz korreliert. Zur Bestimmung der Prozesseffizienz wird sowohl die Konversionsrate CO2 in CO als auch die spezifische Eingangsenergie pro Molekül mit Hilfe der Massenspektrometrie (MS) und der Fourier-Transformations-Absorptionsspektroskopie (FT-IR) ermittelt. Für eine optimierte Prozessführung werden die Nebenreaktionen mit Wasserdampf, Wasserstoff und Stickstoff untersucht. Damit wird das Hauptziel des Projekts, die Entwicklung eines Systems zur Speicherung elektrischer Energie aus regenerativen Quellen, erforscht. Dies trägt dazu bei, die derzeitige Abhängigkeit von fossilen Energiequellen zu reduzieren und damit die Erderwärmung zu stoppen und das Klima langfristig zu stabilisieren. Als Nebeneffekt wird CO2 als alternativer Rohstoff nutzbar gemacht.

KMU-innovativ Verbundprojekt micrOzone: Mikrodesinfektionssystem für dezentrale Entkeimung von Wasserverteilsystemen, Teilprojekt 2: Analyse und Beurteilung der Wasserqualität

Bildgebende Gaslecksuche für Biogasanlagen mit aktiver Gasanregung (BioGasDetektor)^Teilvorhaben 2, Teilvorhaben 1

Ende 2012 waren in Deutschland etwa 7.500 Biogasanlagen in Betrieb und laut Prognose des Fachverbandes Biogas e. V. ist mit einem weiteren Anstieg zu rechnen. Beim Betrieb kann es an unterschiedlichen Stellen im Anlagensystem zu ungewollten Biogasemissionen kommen. Diese diffusen Emissionen haben negative Auswirkungen auf die Umwelt (Treibhausgasemissionen), auf das Image der Biogasanlage (Gestank), auf die Kosten (geringere Energieproduktion) und auf die Sicherheit der Anlage (Explosions- und Vergiftungsgefahr). Die Dichtheit der Anlagen und damit auch die Leckagensuche ist daher zwingend notwendig. Fraunhofer IPM, Fraunhofer UMSICHT und der Messtechnik-Spezialist Schütz Messtechnik GmbH arbeiten gemeinsam an der Entwicklung eines optischen Messsystems, das Leckagen an Biogasanlagen aus mehreren Metern Entfernung ortet. Ziel ist ein bildgebendes System, das schneller, empfindlicher und preisgünstiger als heutige Messgeräte ist. Handgehaltene schnüffelnde Geräte (Sniffer), die üblicherweise zur Gasdetektion eingesetzt werden, tasten Oberflächen aus einer Entfernung von wenigen Zentimetern punktuell ab - eine wenig praktikable Lösung für große, schwer zugängliche Anlagen. Für eine flächendeckende Ferndetektion von Gasleckagen werden daher heute Gaskameras eingesetzt, die austretendes Methan mittels Absorptionsspektroskopie nachweisen. Diese sind allerdings teuer, erfordern geschultes Personal und optimale Messbedingungen. Eine weitere Alternative sind laserbasierte Messgeräte, die nach dem Prinzip der Rückstreuspektroskopie arbeiten. Ein Nachteil dieser Technik ist, dass die Empfindlichkeit der Messungen stark von dem Vorhandensein eines Rückstreuers, wie z. B. einer glatten Rohrleitungsoberfläche, abhängig ist. Damit sind Messungen gegen den freien Horizont nicht möglich. Für die Ortung und Dokumentation fehlt diesen Messsystemen zudem eine Bildgebung. In dem Projekt 'BiogasDetektor' wird für die Ferndetektion von Gas erstmals das patentierte Prinzip der laserbasierten Emissionsspektroskopie genutzt. Zudem erweist sich die Emissionsspektroskopie als sehr gasspezifisch und wenig anfällig für Querempfindlichkeiten. In das Spektrum einer einzelnen Methanabsorptionslinie wird mit einem Quantenkaskadenlaser spezifisch Laserlicht eingestrahlt. Durch die Absorption wird das Molekül zu Schwingungen angeregt, die ihre Energie in Form von Wärmestrahlung abgeben. Ein infrarotempfindlicher Photodetektor misst die thermische Strahlungsemission und zeigt somit das Leck an. Eine integrierte Entfernungsmessung erlaubt es, den Methanhintergrund aus der Luft herauszurechnen und damit die relative Gaskonzentration sicherer zu bestimmen. Ziel ist sowohl ein handgehaltenes System für punktuelle Messungen zur Leckquantifizierung als auch ein Screening-Gerät zur Leckortung, das große Flächen schnell abtastet.

SIMPLEX: Hocheffiziente Vakuumbeschichtungen von passivierenden Schichtsystemen auf c-Si Solarzellen, Teilprojekt: Simulation, Experiment, Charakterisierung, Kostenrechnung

Verfahren zur weiteren Senkung der Herstellkosten kristalliner Siliciumsolarzellen zu entwickeln, ist der Schlüssel zum Erfolg für deutsche Unternehmen auf dem Gebiet der Photovoltaik. Dazu ist der Übergang zu neuen höhereffizienten Solarzellentechnologien wie PERC wesentlich. Die Beschichtung mit hochpassivierenden kostengünstigen Schichtsystemen spielt hier als Rückseitenpassivierung eine wichtige Rolle. Zur Erreichung der Ziele werden in SIMPLEX in-situ-Charakterisierungsverfahren eingesetzt und weiterentwickelt. Sowohl elektrische (SEERS), chemische (OES) als auch optische Methoden (Ellipsometrie) zur Analyse der entwickelten Plasmen und Schichten werden genutzt. Zur Einbindung in einen industriellen Beschichtungsprozess werden die SEERS- und OES-Methoden so weiterentwickelt, dass Regelgrößen für einen Regelkreis zur Prozessstabilisierung bereitgestellt werden und eine Prozessdatenbankanbindung über Standardschnittstellen ermöglicht wird. Zielgerichtet eingesetzte, vielfältige ex-situ-Charakterisierungsverfahren ermöglichen die detaillierte Analyse der Prozessergebnisse.

Systematisches Target- und Non-Target Screening von organischen Schadstoffen in marinen Wasser- und Sedimentproben

Aufgrund der grossen Zahl anthropogener, organischer Verbindungen (ueber 6 Mio.) ist die Zahl organischer Schadstoffe weitaus groesser als die anorganischer Problemstoffe. Die Zahl der umweltrelevanten organischen Stoffe ist im Prinzip offen, da staendig neue Stoffe synthetisiert werden und potentiell in die Umwelt gelangen. Es ist daher notwendig, nicht nur die bekannten, in vielen Monitoringprogrammen geforderten organischen Schadstoffe in der Meeresumwelt zu bestimmen, sondern auch ein besonderes Augenmerk auf neue, bisher weniger beachtete Stoffe zu haben. Um die bestehenden Luecken zu schliessen soll ein 'non-target' Screening im Rahmen einer Doktorarbeit durchgefuehrt werden. Bei der Untersuchung organischer Schadstoffe sind Verbindungen mit Hetero-Atomen (Stickstoff, Phosphor, Chlor, Brom etc.) von besonderer Bedeutung; die Stoffe lassen sich z.T. aufgrund dieser Hetero-Atome in verschiedene Schadstoffklassen eingruppieren (N-/P-Pestizide, Chlorkohlenwasserstoffe, bromierte Flammschutzmittel, Zinnorganische Antifoulinganstriche etc.), was die Behandlung systematisiert und erleichtert. Die direkte Bestimmung der Hetero-Atome in organischen Verbindungen war bisher schwierig. Seit kurzem ist jedoch mit der Verfuegbarkeit von Atom-Emissions-Detektoren (AED) fuer die Gaschromatographie ein neues Analysenverfahren erhaeltlich, das diese Luecke schliesst. Der AED erschliesst voellig neue Moeglichkeiten des Screenings nach neuen Verbindungsklassen. In dem Projekt soll eine systematische Untersuchung von Wasser- und Sedimentproben mittels GC-AED in Kombination mit GC-MS durchgefuehrt werden. Es wird dabei ein bedeutsamer Informationssprung bei der Untersuchung der Verschmutzung der Meeresumwelt durch organische Schadstoffe erreicht.

Entwicklung eines automatischen Speziations-Analysators (ASA) fuer die Elemente Zinn, Blei, Selen, Arsen und Quecksilber durch Kopplung chromatographischer und spektroskopischer Methoden

Die Toxizitaet von Schwermetallen haengt haeufig von der Art der Verbindung ab, in der die Schwermetalle auftreten. Die Speziesanalytik befasst sich mit der Bestimmung der Bindungsform und des Oxidationszustandes eines Schwermetalls in organischen Verbindungen. Gegenstand des Projektes ist die Entwicklung eines automatisierten Analysengeraetes zur Speziesanalytik. Grundlage des Analysensystems ist die gaschromatographische Trennung der Analyten und anschliessende Detektion mittels optischer Emissionsspektrometrie. Die Separation der elementcharakteristischen Strahlung erfolgt durch den Plasmaemissionsdetektor (PED).

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