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Nanoblätter statt Platin

28.05.2012

Platin-Katalysatoren eröffnen große Perspektiven für alternative Energien, beispielsweise bei der Herstellung von Wasserstoff aus Wasser. Der hohe Platinpreis erschwert jedoch die großflächige Umsetzung neuester Technologien. Vielleicht ist es Wissenschaftlern des Brookhaven National Laboratory des US-Energieministeriums gelungen, dieses Problem zu lösen.

Wissenschaftler haben einen neuartigen kostengünstigen Elektrokatalysator entwickelt, der Wasserstoff effizient aus Wasser extrahieren kann. Der Katalysator basiert auf einer Nickel-Molybdän-Stickstoff-Verbindung in Form von zerknitterten Blättern im Nanometerbereich.

Wasser ist eine ideale Quelle für reinen Wasserstoff: Es gibt reichlich davon auf dem Planeten und es enthält keine schädlichen Treibhausgase als Nebenprodukte. Die Elektrolyse von Wasser zu Sauerstoff und Wasserstoff erfordert eine externe Energiequelle und einen effizienten Katalysator. Dabei sollte die Wasserstoffausbeute größer sein als der Energieverbrauch für die Elektrolyse.

Auf der Suche nach einem wirksamen Katalysator erhitzten Wissenschaftler eine Nickel-Molybdän-Verbindung in Gegenwart von Stickstoff auf hohe Temperaturen und sahen plötzlich, dass sich die Substanz in Nanoblätter verwandelte. Trotz der Tatsache, dass Metallnitride weit verbreitet sind, ist dies das erste Beispiel für die Bildung von Nanoblättern. Stickstoff erweiterte die Gitter der Nickel-Molybdän-Verbindung und erhöhte die Elektronendichte. Somit näherte sich eine relativ kostengünstige Substanz in ihrer elektronischen Struktur Edelmetallen an. Wenn diese Blätter zerknittert werden, kann ein Katalysator mit einer großen reaktiven Oberfläche erhalten werden.

Der neue Katalysator funktioniert fast so gut wie Platin. In seiner elektrokatalytischen Aktivität sucht es unter anderen Nichtedelmetallverbindungen seinesgleichen. Darüber hinaus ist der Prozess zur Herstellung von Nanoblättern einfach, skalierbar und für eine Vielzahl industrieller Anwendungen geeignet.

Obwohl der neue Katalysator nicht die endgültige und ideale Lösung für das Problem der ultrabilligen Wasserstoffproduktion ist, kann er dennoch die Kosten für Wasserstoffbrennstoff und Ausrüstung für seine Produktion erheblich senken.

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Der Sommer ist eine Zeit der Entspannung und des Reisens, doch oft kann die Hitze diese Zeit zu einer unerträglichen Qual machen. Lernen Sie ein neues Produkt von Sony kennen – die Mini-Klimaanlage Reon Pocket 5, die verspricht, den Sommer für ihre Benutzer angenehmer zu gestalten. Sony hat ein einzigartiges Gerät vorgestellt – den Reon Pocket 5 Mini-Conditioner, der an heißen Tagen für Körperkühlung sorgt. Damit können Benutzer jederzeit und überall Kühle genießen, indem sie es einfach um den Hals tragen. Diese Mini-Klimaanlage ist mit einer automatischen Anpassung der Betriebsmodi sowie Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ausgestattet. Dank innovativer Technologien passt Reon Pocket 5 seinen Betrieb an die Aktivität des Benutzers und die Umgebungsbedingungen an. Benutzer können die Temperatur einfach über eine spezielle mobile App anpassen, die über Bluetooth verbunden ist. Darüber hinaus sind speziell entwickelte T-Shirts und Shorts erhältlich, an denen ein Mini-Conditioner angebracht werden kann. Das Gerät kann oh ... >>

Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Prothetische Gliedmaßen mit Mikroprozessor 29.10.2013

Moderne Beinprothesen bieten Menschen mit eingeschränkten Gliedmaßen eine gute Mobilität. Alle Prothesen haben jedoch einen Nachteil – sie machen den Gang einer Person unnatürlich. Infolgedessen hat fast die Hälfte der Beinamputierten jedes Jahr Schwierigkeiten beim Gehen, stolpert und stürzt.

Nun ist Forschern der Mayo Clinic in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Michigan Technological University (USA) ein wichtiger Schritt zur Lösung dieses Problems gelungen. Sie schaffen bionische Beine, die sich wie normale Beine anfühlen. Während eines Spaziergangs wird eine Person mit einem amputierten Bein keine Beschwerden bemerken, und andere werden keine Merkmale im Gang bemerken.

Das ganze Geheimnis liegt im Knöchel. Wissenschaftler arbeiten an der Entwicklung einer Sprunggelenkprothese, die von einem Mikroprozessor gesteuert wird. Dies ist ein sehr komplexes Gelenk, aber die Ingenieure haben es geschafft, seine Beweglichkeit der natürlichen so nahe wie möglich zu bringen. Die computergesteuerte Prothese ist mit einem empfindlichen Sensor ausgestattet, der den Druck in den Unterschenkeln erkennt und bestimmt, wie die Person geht. Der Sensor sendet sofort Signale an den Mikroprozessor, der wiederum die Prothese so anpasst, dass der Gang natürlicher wird.

Derzeit können mikroprozessorgesteuerte Prothesen, die Amputierten zur Verfügung stehen, ein künstliches Bein nur in eine Richtung bewegen, was nur praktisch ist, wenn die Person geradeaus geht. Aber im normalen Leben bewegt sich eine Person in verschiedene Richtungen, überquert Hindernisse, dreht sich um, dreht sich um usw. Das neue Knöchelgelenk, das von Ingenieuren der Michigan Technological University und Ärzten der Mayo Clinic entwickelt wurde, kann sich in zwei Achsen bewegen, einschließlich Rollen zur Seite, sowie das Heben und Senken der Beine. Außerdem haben die Entwickler die Prothesensteuerung nach oben verlegt. Dies erleichtert die Verwendung der Prothese, macht sie bequemer und einfacher.

Für ihre Studie entwarf und baute das Team ein großes, kreisförmiges Laufband mit einem Roboterbein, das im Kreis läuft. In Tests konnte die Prothese das menschliche Gehen in gerader Linie und mit Kurven simulieren. Derzeit stellen Wissenschaftler die Prothese fertig und unternehmen alle Anstrengungen, um sie für Amputierte zugänglich zu machen.

Die neue Prothese wird nicht nur die Beweglichkeit beim Gehen verbessern, sondern auch das Gehen sicherer machen. Schließlich sind Stürze für viele Menschen mit amputierten Beinen an der Tagesordnung. Das bionische Bein reduziert die Sturzgefahr auf ein Minimum.

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