Das Projekt "Clusterprojekt: MANGAN - Teilprojekt: biomimetische Wasserspaltung - gezielte Oxidation nanostrukturierter metalloxidischer Präkatalysatoren" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Berlin, Institut für Chemie.Durch gezielte Oxidation oder Reduktion nanostrukturierter metalloxidischer Präkatalysatoren neuartige, geträgerte Wasseroxidationskatalsatoren auf Manganoxidbasis erzeugt werden. Hierbei soll der Einfluss der Morphologie des oxidierten Partikels auf die katalalytische Aktivität des manganoxidischen Katalysators und der Einfluss von redox- aktiven sowie redox- inerten Kationen im Präkatalysator sowie in der Wasseroxidierenden Schicht untersucht werden. Insbesondere die partiell oxidierten Phasen sind meist röntgenamorph und mit den gängigen Methoden der Strukturaufklärung schwer zu beschreiben. Daher ist insbesondere eine Kooperation mit den Arbeitsgruppen De Beer (Röntgenabsorptionsspektroskopie, Elektronenspinresonanz) und Reiche (EELS Spektroskopie und Hochleistungselektronenmikroskopie zur Identifikation aktivitätsbestimmender Nahordnungen in den partiell oxiderten Materialien nötig. Unser Ansatz der partiellen Oxidation einer metalloxidischen Vorstufe erlaubt es uns dann, die strukturellen Gegebenheiten um die aktiven Zentren der Manganoxidischen Wasseroxidationskatalysatoren über die Oxidationsparameter oder Präkatalysatorzusammensetzung genauer zu kontrollieren. Des Weiteren bleibt bei der partiellen Oxidation des Präkatalysators ein beträchtlicher Teil des nanokristallinen niedervalenten Metalloxids zurück. Dieser Umstand soll zu einer erhöhten Leitfähigkeit und damit erhöhten Aktivität der Gesamtelektrode beitragen. Die von uns entwickelten und optimierten Systeme sollen durch das einheitliche projektinterne Benchmarking wichtige Impulse für die Entwicklung eines Device in eventuellen Folgeprojekten geben.
Das Projekt "IBÖ-02: BvB - Bioelektrische Herstellung von Bernsteinsäure" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT.Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuen bioelektrischen Verfahrens zur fermentativen Herstellung von Bernsteinsäure. Der biochemische Prozess wird hierbei mit einem elektrochemischen verknüpft, wobei in einer bioelektrochemischen Zelle kathodenseitig zusätzliche Elektronen für die biochemische Synthese von Bernsteinsäure aus organischen Substraten bereitgestellt werden. Die Ausbeute an Bernsteinsäure soll mit diesem Prozess erhöht und die Bildung oxidierter Nebenprodukte wie Essigsäure minimiert werden. Der aktuelle Kenntnisstand zur bioelektrischen Herstellung von organischen Säuren wird im Rahmen von Literatur- und Patentrecherchen ermittelt. Zur potenziellen Plattformchemikalie Bernsteinsäure wird eine Marktrecherche durchgeführt und das Optimierungspotenzial der fermentativen Produktion mit Hilfe der Elektrobiosynthese herausgearbeitet. Aufbauend auf den Rechercheergebnissen werden eine Fermentationsanlage und eine elektrochemische Zelle im Labormaßstab aufgebaut. Die Laboranlage wird zur Erprobung der bioelektrischen Herstellung von Bernsteinsäure mit dem anaeroben Bakterium Anaerobiospirillum succiniciproducens eingesetzt. Auf der Anodenseite der Zelle werden Elektronen mittels einer elektrolytischen Wasserspaltung freigesetzt. Auf der Kathodenseite wird die fermentative Produktion der Bernsteinsäure aus organischen Substraten durchgeführt, wobei eine Aufnahme der Elektronen durch die Bakterien erfolgen soll. Zur Unterstützung der Elektronenübertragung auf die Bakterien wird zusätzlich der Einsatz von Mediatoren untersucht. Die Ausbeute und das Spektrum der produzierten Säuren werden mit einer konventionellen Fermentation ohne Elektronenzufuhr verglichen. Die Ergebnisse werden einem noch auszuwählenden Expertengremium vorgestellt, um Partner für die weitere Entwicklung des Verfahrens in der Machbarkeitsphase zu gewinnen.
Das Projekt "SusHy - Edelmetallfreie Katalysatoren für die Wasserstoffproduktion aus erneuerbaren Energiequellen - Sustainable Hydrogen^SusHy - Edelmetallfreie Katalysatoren für die Wasserstoffproduktion aus erneuerbaren Energiequellen - Sustainable Hydrogen^SusHy - Edelmetallfreie Katalysatoren für die Wasserstoffproduktion aus erneuerbaren Energiequellen - Sustainable Hydrogen, SusHy - Edelmetallfreie Katalysatoren für die Wasserstoffproduktion aus erneuerbaren Energiequellen - Sustainable Hydrogen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz-Institut für Katalyse e.V. an der Universität Rostock.Das Vorhabenziel des LIKAT-Teilprojektes beinhaltet die Herstellung und Ausprüfung edelmetallfreier Elektrokatalysatoren bzw. Kompositelektroden zur Wasserstoff- und Sauerstofferzeugung durch lichtinduzierte Wasserspaltung. Um das Ziel zu erreichen sollen nanopartikuläre Elektrokatalysatorsysteme ausgehend von edelmetallfreien Präkursoren (z. B. auf Basis von Eisen, Kobalt, Kupfer, Nickel, Chrom, Mangan) für die Wasserstoff- und Sauerstofferzeugung synthetisiert werden. Ferner sollen Kompositelektroden durch die Anbindung der synthetisierten Elektrokatalysatoren auf Trägermaterialien, die sich durch eine ausreichende Porosität und elektrische Leitfähigkeit auszeichnen, direkt durch nasschemische, elektrochemische und thermische Behandlungsverfahren hergestellt werden. Alle hergestellten Materialien werden mit den im LIKAT verfügbaren Methoden der Festkörpercharakterisierung untersucht. Die Kompositelektroden werden elektrochemisch charakterisiert und die aussichtsreichsten Materialien in einer Elektrolysezelle unter Quantifizierung der gebildeten Wasserstoff- und Sauerstoffmengen auf ihre Eigenschaften ausgeprüft. Mechanistische Studien der Elektronentransferprozesse und der dabei durchlaufenen (radikalischen) Intermediate (z. B. O2--, HOO-, O22-) erfolgen mittels simultaner in situ-EPR/Raman- und in situ-ATR/Raman-Spektroskopie, für die spezielle Reaktorzellen entwickelt und ggf. geeignete Spintraps und Monitorverbindungen gefunden werden müssen.
Das Projekt "RiSKWa - RISK-IDENT: Bewertung bislang nicht identifizierter anthropogener Spurenstoffe sowie Handlungsstrategien zum Risikomanagement im aquatischen System, Teilprojekt 4" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: CONDIAS GmbH.Ziel des Vorhabens ist die Mitwirkung an der Entwicklung eines übergreifenden Systems zur Identifizierung, Nachweis und Risikoanalyse gewässerrelevanter, anthropogener Spurenstoffe. Wesentliches Ergebnis ist die Schaffung einer öffentlich zugänglichen Datenbank, die mit ihren Stoffdaten und analytischen Daten die Identifizierung bisher nicht erkannter Spurenstoffe ermöglicht. CONDIAS entwickelt und optimiert ein Verfahren zur effizienten, aber gleichzeitig energiesparenden Elimination von Spurenstoffen in der Abwasserreinigung. Die Charakterisierung dieser potentiellen 4. Klärstufe umfasst neben der Effizienzermittlung auch die Erfassung potentiell ökotoxikologischer Risiken in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern. Eine Evaluierung dieses Verfahrens erfolgt in einem Pilotbetrieb. CONDIAS entwickelt eine elektrochemische Technologie auf Basis von Diamantelektroden für den Einsatz in Kläranlagen als 4. Klärstufe. In diesem Verfahren werden durch elektrochemische Wasserspaltung an den Diamantelektroden extrem reaktive Hydroxylradikale kontrolliert erzeugt, die Wasserinhaltsstoffe unselektiv und schnell oxidieren bzw. eliminieren. Aufgrund der niedrigen Konzentration der Spurenstoffe kommt den Transportmechanismen von Spurenstoffen und Oxidationsmitteln und damit der Hydrodynamik in der Elektrolysezelle eine besondere Bedeutung zu. Neben der Materialentwicklung und -optimierung erarbeitet CONDIAS auch eine angepasste Elektrolysezelle für den Einsatz als 4. Klärstufe.
Das Projekt "SGP 1 Grad N Programm: Nanostrukturierte Elektroden für solare Brennstoffzellen: Besondere Methoden für die Bandgapanpassung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Freiburg, Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK), Lehrstuhl für Nanotechnologie.Entwicklung der Anwendungsparameter für die 'ALD + SSR' Technik, um nanostrukturierte Photoelektroden mittels ALD zu modifizieren. Es soll die Materialstabilität und damit die Effizienz der Brennstoffzelle erhöht werden. Es soll ein tieferes Verständnis der Dynamik des Ladungsmechanismus entwickelt werden. Wir arbeiten in dem Projekt an neuen Technologien für Energieanwendungen basierend auf solare Wasserspaltung für die Wasserstoffgewinnung. Ein Durchbruch in Wasserstoff-produzierenden Prozessen erfordert eine Robustheit der Elektroden des photokatalytischen Materials. Es werden in dem Projekt kombinierte Experimente durchgeführt, wobei die Untersuchung der nanostrukturierten Elektroden an der NTU und die Modifizierung der Elektroden mittels Atomlagendeposition am IMTEK erfolgt. Am NTU erfolgt die Herstellung des Elektrodenmaterials in Form von Nanodrähte. Diese werden an der NTU in Brennstoffzellen charakterisiert. Diskussion der Ergebnisse mit der IMTEK Gruppe. Strukturelle Charakterisierung und Device Herstellung mittels SEM und Laser-Litho. Es erfolgt eine gemeinsame optische Untersuchung der modifizierten Elektroden für Photoladungsdynamik und Bandstruktur.
Das Projekt "KMU-innovativ - DEMO-PHOSIEDI: Demonstrationsvorhaben zur P-Rückgewinnung aus Filtraten der Schlammentwässerung mittels Ionenaustausch und Elektrodialyse^Teilprojekt 2: Anlagenkonstruktion und anlagentechnische Optimierung, Teilprojekt 1: Anlagenbetrieb, verfahrens-/prozesstechnische Optimierung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Wasser und Gewässerentwicklung, Bereich Siedlungswasserwirtschaft und Wassergütewirtschaft (IWG-SWW).Ziel des Projekts, das auf den Ergebnissen des im Rahmen der BMBF-/BMU-Förderinitiative 'P-Recycling' als Einzelvorhaben geförderte Maßnahme aufbaut, ist es, die im Bereich der P-Rückgewinnung neue und erfolgversprechende Verfahrenskombination zur Phosphatrückgewinnung in Form von Phosphorsäure zu optimieren und deren Attraktivität im technischen Maßstab an zwei Kläranlagenstandorten zu demonstrieren. Das Konzept beinhaltet einerseits den Einsatz eines phosphatselektiven Ionenaustauschers zur Phosphatanreicherung und Einengung des zu behandelnden Volumenstroms und andererseits die anschließende elektrochemische Regeneration des Ionenaustauschers (Elektrodeionisation). Aufgrund des Einsatzes bipolarer Membranen (BM) zur Wasserspaltung (OH- Ionen zur Regeneration des Ionenaustauschers und H+ Ionen zur Produktion von H3PO4) kommt diese Verfahrenstechnik ohne Chemikalienzugabe aus. Anhand der existierenden Laboranlage werden die relevanten Optimierungspotenziale für die Umsetzung ausgeschöpft. In der zweiten Phase wird anhand einer Technikumsanlage die Wirtschaftlichkeit und Anwendbarkeit des Verfahrens an zwei Standorten unter realen Bedingungen getestet.
Das Projekt "Teilprojekt 1^Chemische Prozesse - Neue Katalysatoren und Technologien für die solarchemische Wasserstofferzeugung^Teilprojekt 2: Quantenchemische Modellbildung^Teilprojekt 4, Teilprojekt 5" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Solarforschung (SF), Standort Köln.
Das Projekt "Teilprojekt 1^Teilprojekt 5^Teilprojekt 2: Quantenchemische Modellbildung^Chemische Prozesse - Neue Katalysatoren und Technologien für die solarchemische Wasserstofferzeugung^Teilprojekt 7^Teilprojekt 3^Teilprojekt 4, Teilprojekt 6" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: ODB-Tec GmbH & Co. KG.
Das Projekt "Teilprojekt 1^Chemische Prozesse - Neue Katalysatoren und Technologien für die solarchemische Wasserstofferzeugung^Teilprojekt 4, Teilprojekt 2: Quantenchemische Modellbildung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bonn, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie.HyCats ist ein kombiniertes Grundlagenforschungs- und Industrieprojekt mit dem Ziel, effiziente Katalysatoren für die solarchemische Wasserspaltung zu entwickeln. Auf der Basis von Natriumtantalat soll durch Dotierung im Kationen- und Anionengitter ein Material synthetisiert werden, das Sonnenlicht besser ausnutzt und daher eine höhere Quantenausbeute aufweist als bekannte Materialien. Kokatalysatoren wie Platin und NiO sollen die katalytische Effizienz erhöhen. Die Projektarbeiten umfassten die theoretische Modellierung, die spektroskopische Charakterisierung, die Hochdurchsatz-Synthese, die Konstruktion von Modellzellen, bis hin zum Aufbau von Pilotanalagen zur Solarenergiekonversion. In unserem Teilprojekt wurde NaTaO3-basierte Materialien quantenchemisch auf atomarer Skala in Hinsicht auf ihre strukturelle, thermodynamische und photophysikalische Eigenschaften untersucht. In Kooperation mit spektroskopisch arbeitenden Partnern konnte die Rolle der Oberflächenstruktur der NaTaO3-Nanopartikel, der dissoziativen Wasseradsorption sowie der Lanthandotierung auf die Lichtabsorptionseigenschaften aufgeklärt werden. Die theoretischen Berechnungen belegen einen erheblichen Anstieg der Quantenausbeute im sichtbaren Bereich des Sonnenlichts durch Stickstoffsubstitution im Sauerstoffuntergitter.
Das Projekt "Teilprojekt 1^Teilprojekt 5^Teilprojekt 2: Quantenchemische Modellbildung^Chemische Prozesse - Neue Katalysatoren und Technologien für die solarchemische Wasserstofferzeugung^Teilprojekt 4, Teilprojekt 7" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Zinsser Analytic GmbH.
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