Entwicklung und Charakterisierung von Elektroden für die Sauerstoffentwicklung in der alkalischen Wasserelektrolyse

Die alkalische Wasserelektrolyse (AEL) zur elektrochemischen Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff wird im industriellen Maßstab seit über 100 Jahren verwendet. Insbesondere im letzten Jahrzehnt ist die Wasserelektrolyse aufgrund des steigenden Anteils erneuerbarer Energien und der damit verbundenen Suche nach geeigneten Technologien zur Speicherung von großen Energiemengen wieder in den Fokus der Forschung gerückt. Ebenfalls von Bedeutung für die Renaissance der Wasserelektrolyse ist die vielfach diskutierte Dekarbonisierung der Wirtschaft und die damit verbundene Suche nach alternativen Energieträgern wie regenerativ erzeugtem Wasserstoff. Um die AEL für die zukünftigen Anwendungen im Bereich der Wasserstoffwirtschaft weiterzuentwickeln, sollten insbesondere die Geometrie der Elektrodenträger und Elektrodenherstellungsmethoden zur Vergrößerung der elektrochemisch aktiven Oberfläche sowie neuartige Elektrolyseurkonzepte untersucht und optimiert werden. In der vorliegenden Arbeit wurden daher unterschiedliche Methoden zur Herstellung von Elektroden entwickelt und deren Einflüsse auf die elektrochemischen Widerstände in der AEL analysiert. Im Fokus der Entwicklung stand insbesondere die Untersuchung des An- und Abtransports des Elektrolyten und der Gasabfuhr sowie der Einfluss von Betriebsbedingungen für sauerstoffentwickelnde Elektroden. Die Untersuchung und Optimierung der Makrostrukturierung von Elektrodenträgermaterialien erfolgte durch Variation der Maschenweiten von beschichteten Netz-Elektroden. Um die aktive Elektrodenoberfläche zu vergrößern wurde ein neuartiges Laserablationsverfahren verwendet. Mithilfe dieses Verfahrens konnte erfolgreich eine definierten Mikro- undNanostrukturierung auf der Elektrodenoberfläche erzeugt werden und die Katalysatorzusammensetzung gezielt beeinflusst werden. Eine weitere Steigerung der aktiven Elektrodenoberfläche erfolgte durch die Verwendung von Elektroden mit dreidimensionalen makro-, mikro- und nanostrukturierten Porensystemen. Hierzu wurde ein neuartiges Verfahrenskonzept (Hybrid-AEL) unter Verwendung einer Gasdiffusionselektrode als Anode entwickelt. Durch den veränderten An- und Abtransport der Edukte und Produkte sowie der vergrößerten Elektrodenoberfläche konnten die elektrochemischen Widerstände verringert werden. Zudem bilden sich auf der Anodenseite lediglich Sauerstoff und Wasser, wodurch der Anolytkreislauf entfällt und entsprechend das Verfahrenskonzept vereinfacht werden konnte.The alkaline water electrolysis (AEL) for the electrochemical production of hydrogen and oxygen has been used on an industrial scale for over 100 years. Especially in the last decade, water electrolysis has gained more and more research attention due to the increasing share of renewable energies and the related search for suitable technologies for the storage of large amounts of energy. Important also for the renaissance of water electrolysis is the widely discussed decarbonization of the economy and the associated search for alternative energy sources such as regeneratively produced hydrogen. In order to develop AEL for future applications in the hydrogen economy, the electrodes geometry and electrode manufacturing methods for increasing the electrochemically active surface area as well as new electrolyser concepts should be investigated and optimized. In the present work different methods for the production of electrodes were developed and their influences on the electrochemical resistances in the AEL were analyzed. In particular, the development focused on the investigation of electrodes geometry and removal of the electrolyte and the gas as well as the influence of operating conditions for oxygen developing electrodes. The investigation and optimization of the macro structuring of electrodes geometry was carried out by varying the mesh sizes of coated mesh electrodes. A novel laser ablation technique was used to increase the active electrode surface. By means of this method, a defined micro- and nanostructuring on the electrode surface could be successfully created and the catalyst composition could be specifically adjusted. The active electrode surface was further increased by using electrodes with three-dimensional macro-, micro- and nanostructured pore system. For this purpose, a novel process concept (hybrid AEL) was developed using a gas diffusion electrode as anode. Due to the modified transport of the educts and products as well as the increased electrode surface, the electrochemical resistances could be reduced. In addition, only oxygen and water are formed on the anode side, thus eliminating necessity of an anolyte cycle and simplifying the process concept accordingly

Vitamin Tech Center: Scale-up als Herausforderung

The task of process development is mainly the generation of data required for the construction of a production facility. This consists in both the development of new production processes and the improvement of existing ones. Profitability and product quality, along with safety and ecological compatibility, play an essential role in the design of the process. In the new Vitamin Tech Center the development begins in the development lab by selecting the optimal procedure for the scale-up, followed by mini-plant and pilot-plant activities. In the mini-plant, modular test facilities capable of being scaled up are installed on a miniature scale. Unit operations of various technical processes are usually run continuously and the equipment is mainly constructed of glass. The pilot-plant equipment consists of a state-of-the-art facilities made of steel, alloys and glass-lined steel and corresponds to a small production facility. The amount of material processed in the pilot-plant is about five hundred times that of the development lab. To support all these activities, laboratories for chemical analysis, unit operations, physical property data and materials testing are available

Clusterorientierte Innovationsförderung – Praxis der InnoRegio FIRM

Im Jahr 1999 wurde vom Bundesministerium für Bildung und Technologie (BMBF) mit dem Programm InnoRegio ein neuartiges, wettbewerbsorientiertes Förderinstrumentarium für die Neuen Bundesländer geschaffen, das insbesondere auf die Stärkung von Kernkompetenzen in den ostdeutschen Regionen zielte und der Erhöhung der Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit somit einer nachhaltigen Wertschöpfung dienen sollte. Heute wird dieses Programm unter der Dachmarke „Unternehmen Region“ geführt und ist mit weiteren Programmen verbunden, die regionale Kompetenzen mit Innovationspotenzial strategisch, auf hohem technologischem Niveau und nach unternehmerischen Kriterien zu regionalen Clustern entwickeln sollen. Die Umsetzung dieses Konzepts wird weithin als einer der wenigen erfolgreichen Ansätze im „Aufbau Ost“ betrachtet [1]. Die InnoRegio „FIRM“ mit ihrer Geschäftsstelle in den Räumen der Technischen Fachhochschule Wildau ist eine von 23 InnoRegios in den ostdeutschen Ländern, die sich im Jahr 2000 in einem Auswahlverfahren unter mehr als 400 Bewerbern mit ihrem Innovationskonzept durchsetzen konnte. Als Träger hatte hierzu der Verein FIRM e.V. (Gesellschaft zur Förderung der innovativen Region Mittelostbrandenburg e. V.) das Konzept in den Landkreisen Dahme-Spreewald und Oder-Spree entwickelt. Ausgehend von Forschungserfahrungen an der Technischen Fachhochschule Wildau, dem Innovationspotential regionaler Unternehmen und der Verwaltungsexpertise der lokalen Behörden wurde ein Netzwerk konzipiert, das die Entwicklung neuer Hochleistungsmaterialien bei intelligenter Verwertung von Kunststoffabfällen in den Mittelpunkt stellt und insbesondere industrielle Reststoffe im Rahmen einer Kreislaufführung zu neuartigen Materialien umsetzt

Development and commissioning of a small-scale, modular and integrated plant for the quasi-continuous production of crystalline particles

Increasing global competition, volatile markets and the demand for individual products challenge companies in almost all business sectors and require innovative solutions. In the chemical and pharmaceutical industries, these include modular design, the integration of several unit operations in one apparatus and the development of small-scale, versatile multipurpose plants. An example for such a modular, integrated and small-scale system is the belt crystallizer. This device combines the process steps cooling crystallization, solid-liquid separation and contact drying in a single plant. The basis of the apparatus is a belt filter in which the vacuum trays below the filter medium are replaced by temperature control and filtration units. Due to identical dimensions, it is possible to arrange the individual functional units in any order, which in turn allows a high degree of flexibility and rapid adaptation to customer requirements. Within the scope of the publication, the commissioning of the belt crystallizer takes place. First of all, the general functionality of the plant concept is demonstrated using sucrose as model system. Further experiments show that the particle size and the distribution width of the manufactured crystals can be specifically influenced by the selected process parameters, e.g., temperature profile during cooling and residence time

Quasi-Continuous Production and Separation of Lysozyme Crystals on an Integrated Laboratory Plant

Vacuum crystallization with subsequent solid–liquid separation is a suitable method to produce and separate the temperature-sensitive protein lysozyme. The conventional process is performed batch-wise and on different devices, which in turn leads to disadvantages in terms of energy efficiency, contamination risk and process control. This publication therefore focuses on the application of the previously multistage process to a quasi-continuous, integrated single plant. The transfer occurs successively and starts with the substitution of the batch vessel by a process chamber. Afterwards, the filtration scale is increased and the formerly deployed membrane is replaced by an industrial filter cloth. Based on the results of these experiments, the complete process chain is successfully transferred to an integrated laboratory plant

From Lab to Pilot Scale: Commissioning of an Integrated Device for the Generation of Crystals

Fast time-to-market, increased efficiency, and flexibility of production processes are major motivators for the development of integrated, continuous apparatuses with short changeover times. Following this trend, the modular belt crystallizer was developed and characterized in lab scale with the model system sucrose-water. Based on the promising results, the plant concept was upscaled and commissioned in industrial environment. The results are presented within the scope of this work. Starting from small seed crystals in solution, it was possible to grow, separate, and dry product particles. Further, the conducted experiments demonstrated that it is feasible to transfer the results from laboratory to pilot scale, which in turn enables accelerated process design as well as development

Therapy Schools Research at SFU Vienna. A program reconstruction on the 10th anniversary

In diesem Artikel wird ein Blick auf Vorgeschichte, Herausbildungsprozess und Ideenhintergrund jener psychotherapiewissenschaftlichen Grundlagenforschungsdisziplin geworfen, die vor zehn Jahren an der SFU Wien ins Leben gerufen wurde und heute unter der Bezeichnung Experimental- und Imaginativhermeneutische Psychotherapiewissenschaft bekannt ist. Bei diesem etablierten Wissenschaftsprogramm handelt es sich um eine innovative bzw. radikal-kreative Form von Therapieschulenforschung, deren Initiatoren, Kurt Greiner und Martin Jandl, stolz darauf sind, dass sie mit ihrer Unternehmung einen Beitrag zur Profilschärfung der SFU-Psychotherapiewissenschaft leisten können. This paper takes a look at the history, formation process and underlying ideas of Experimental and Imaginative-Hermeneutic Psychotherapy Science, a fundamental psychotherapeutic research discipline launched at SFU Vienna ten years ago. Today, this science program is well-established, and an innovative, radically-creative form of therapy schools research, whose initiators, Kurt Greiner and Martin Jandl, are proud to contribute to sharpening the profile of psychotherapy science at SFU

HPLC-Analytik zur Qualitätsbestimmung von Milch und Sojaprodukten

Die Qualität der Milch wird maßgeblich von einigen Kriterien, wie der Rohmilchqualität, dem Erhitzungsverfahren und der produktgemäßen Lagerung und Verpackung beeinflusst. Im Zuge der unterschiedlichen Erhitzungsverfahren werden die Inhaltsstoffe, hier vor allem das native β-Lactoglobulin (β-Lg), in unterschiedlichem Ausmaß denaturiert, wobei gleichzeitig Erhitzungsindikatoren wie Furosin, Hydroxymethylfurfural (HMF) und Lactulose gebildet werden. Je höher der Gehalt an Molkenproteinen und je geringer die Menge der Erhitzungsindikatoren nach der thermischen Belastung ist, desto wertvoller ist diese Milch, aus ernährungsphysiologischer Sicht. Im Zuge dieser Diplomarbeit wurden pasteurisierte und Extended Shelf Llife (ESL)-Milchproben, sowie eine Rohmilch auf ihren Gehalt an nativem β-Lg und Furosin mittels RP-HPLC analysiert. Hierbei konnten besonders innerhalb der ESL-Milchproben sehr deutliche Qualitätsunterschiede festgestellt werden. Diese wiesen einerseits β-Lactoglobulinwerte weit unterhalb des Grenzwertes von 1800 mg / L Milch auf, andererseits lagen einige Milchproben über 3000 mg β-Lg / L Milch. Diese Differenzen spiegelten sich auch in den Furosinwerten wieder. Die analysierte Rohmilch, sowie die pasteurisierten Milchproben waren durchwegs von sehr guter Qualität. Diese wiesen einen Durchschnittswert von 3211,7 mg β - Lg / L Milch und 9,3 mg Furosin / 100 g Protein auf. Ein deutlicher Zusammenhang zwischen dem nativen β-Lg und Furosin, konnte vor allem bei Milchproben, welche einer geringen thermischen Belastung ausgesetzt waren, festgestellt werden. Erste Ergebnisse bei der Extraktion von löslichen Kohlenhydraten aus Sojabohnen und Sojamilch konnten durch Extraktionen mit UHQ-Wasser und 80 %igem Ethanol erzielt werden. Hierbei müssen jedoch noch weitere Versuchsreihen durchgeführt werden, um das optimale Extraktionsverfahren zu ermitteln. Die beste Löslichkeit der Zuckerstandards, ebenso der gewonnen Extrakte lag bei 70 % AcN.Milk quality is influenced by criteria like raw-milk quality, thermal impact as well as specific product package and storage. As a result of the thermal load nutritional components like the native β-lactoglobulin (β-lg) are differently inactivated whereas concomitant heat load indicators, like furosine,hydroxymethylfurfural (HMF) and lactulose are generated. The higher the content of whey proteins and the lower the level of heat load indicators, the better is the milk quality regarding the nutritional grade. In the course of this thesis, pasteurized and Extended Shelf Life (ESL)-milk samples, even one raw milk sample were analyzed by RP-HPLC and their content of native β-lactoglobulin and furosine was evaluated. At this, considerable differences occurred especially regarding ESL-milk samples. On the one hand, detected native β-lactoglobulin contents were clearly under the lower threshold limit of 1800 mg β-lg / L, on the other hand β-lg amounts over 3000 mg β-lg / L were also measured. These results were compared to the detected furosine amounts. The pasteurized milk samples exhibited 3211 mg β-lg / L milk and 9 mg furosine / 100 g protein on average. Moreover, milk samples with a low thermal impact showed a good accordance between native β-lg and furosine. Soluble carbohydrates of soy beans and soy milk could be extracted by using UHQ-water and ethanol of 80 %, but further studies are still necessary. Sugar-standards showed the best solubility by using acetonitril of 70 % and following detection by HPLC

Tillage equipment

Die Umsatzentwicklungen im Bereich Bodenbearbeitungstechnik erlebten seit 2017 wieder Anstiege zwischen 12 und 19 %. Besondere Herausforderungen bringt weiterhin die Diskussion über die Art und den Einsatzumfang chemischer Pflanzenschutzmittel. Sie führt zur anhaltend verstärkten Nachfrage nach flexibel einsetzbaren Systemen zum Ernterest- und Bewuchsmanagement. Große Hersteller reagieren hier mit Entwicklungen im Bereich der Pflugtechnik, aber insbesondere mit neuen Konfigurations- und Werkzeuglösungen im Bereich der Grubber- und Grubber-Scheiben-Kombinationen. Kleine Hersteller bedienen Nischen und Sonderanforderungen mit Neuentwicklungen (Grubber, Aktivrotoren, Striegelsysteme) im Bereich Bio-Landwirtschaft und Sonderkulturen. Prototypische autonome Maschinensysteme und Roboterlösungen werden im Bereich der Bodenbearbeitung und Einzelpflanzenpflege verstärkt seit etwa acht Jahren vorgestellt.Sales in the field of tillage technology have again increased between 12 % and 19 % since 2017. Special challenges continue with discussing application technology and the objective of significant reduction of the use of chemical pesticides. This leads to an increased demand on flexibly applicable systems in harvesting and crop management. Large manufacturers are reacting with developments in the field of plough technology, but in particular with new configuration and tool solutions for cultivators and cultivator disc combinations. Small manufacturers serve niches with special requirements providing new developments (cultivators, active rotors, harrow systems) in the field of organic farming and specialty crops. Prototypes of autonomous machine systems and robotic solutions are increasingly introduced in the field of tillage and single plant care in the last decade