Tuning electrochemical CO2 reduction pathways using pulsed potentials on silver

Renewable energy powered electrochemical CO2 reduction (CO2ER) enables us to utilize the greenhouse gas and turn it into useful commodity chemicals, thus mitigating harmful carbon emissions and offering a more sustainable carbon source alternative to crude oil. Yet, a low selectivity, stability and activity hamper the industrial application. We have studied pulsed potential CO2ER (p-CO2ER), which serves as an elegant way of controlling the product selectivity simply by modulating the applied electrical input. In pulse potential CO2ER driven by square-wave voltammetry, four variables can be adjusted to drive the catalysts selectivity: the pulse potentials herein labeled “cathodic” (Ec) and “anodic” (Ea) (meaning that one is more negative than the other, while both are typically > 0 V) as well as the time of the applied cathodic pulse tc and of the anodic pulse ta. We have investigated the effect of p-CO2ER on silver and found the unique behavior of high methane formation. The catalyst underwent an “activation” period of 4-5 h to reach its CH4 selective state, which we have analyzed to be due to changes in the surface morphology as well as changes in adsorbates. We have systematically studied the effect of pulse potential and pulse time in a classical H-cell as well as in a flow-cell connected to a mass spectrometer. We found that the CH4 formation depends on the right combination of Ec and Ea and discovered significant rate enhancement towards CH4 when applying millisecond pulses. A thorough analysis of the product formation on a millisecond timescale by means of differential electrochemical mass spectrometry (DEMS) allowed us to gain a deeper understanding of the pulsing effect. The fast response product analysis by DEMS allowed us further to screen a plethora of pulse potential combinations, identifying new combinations for high CH4 activity. We provide additional information about adsorbed intermediates and products on the silver surface by in-situ Raman spectroscopy, and hence were able to show that pulsing leads to an increase of local CO2-concentration, which can promote CO2ER, while suppressing the formation of hydrogen

Larval morphology of genus Megacephala Latreille, 1802 (Coleoptera: Cicindelidae).

Die Larvalmerkmale der Gattung Megacephala Latreille werden beschrieben und ein Larvenbestimmungsschlüssel für 5 der 6 Untergattungen vorgelegt. Larven von Megacephala sind durch die Y-förmig Gularsutur (ein Merkmal aller Megacephalini) und das fehlende Doppelsklerit ventral am Prämentum charakterisiert. Nur die Untergattung Phaeoxantha besitzt einen gezähnelten Clypeus, den wahrscheinlich plesiomorphen Zustand dieses Merkmals im Verwandtschaftskreis. Die Untergattung Tetracha umfaßt mindestens zwei verschiedene Artengruppen, die sich durch ihre Chaetotaxie am Pronotum und Abdomen deutlich unterscheiden.A description of larval characters of the genus Megacephala Latreille and a larval key to five of the six subgenera are given. The most characteristic larval characters of Megacephala are the Y-shaped gular suture (known from all Megacephalini) and the lack of an oval double sclerite on the prementum. The anterior margin of the clypeus of the subgenus Phaeoxantha is serrated, which is probably the plesiomorphic character state. The subgenus Tetracha includes at least two distinct species groups, which are distinguished by the chaetotaxy of the pronotum and abdomen

Bauteilindividuelle und verfahrensspezifische Kennzeichnung und Identifikation für die Additive Fertigung

Die Verwendung von additiven Fertigungsverfahren ermöglicht insbesondere das profitable Fertigen von geringen Stückzahlen gegenüber dem Einsatz von konventionellen Fertigungsverfahren. Die Ausprägung der Prozesskette ermöglicht somit das Fertigen von kundenindividuellen Bauteilen in einer geringen Stückzahl bis hinunter zu Losgröße 1. Die hauptsächliche Herausforderung für das Fertigungsunternehmen besteht darin, dass in einem Bauprozess verschiedene kundenindividuelle Bauteile simultan gefertigt werden. Dies führt zu einer aufwändigen kundenspezifischen Zuordnung von Bauteilinformationen zu den dazugehörenden Kunden. Diese Zuordnung erstreckt sich über die gesamte Prozesskette der bauteilindividuellen Additiven Fertigung, vom Eingang der Auftragsdaten, über den Pre-, In- und Postprozess bis hin in die Nutzung und das Lebenszyklusende der Bauteile. Eine durchgängige Methode zur bauteilindividuellen und verfahrensspezifischen Kennzeichnung und Identifikation für die Additive Fertigung existiert nicht. Zur durchgängigen Identifikation in der bauteilindividuellen und verfahrensspezifischen Additiven Fertigung wird in dieser Dissertation eine Methode zur Kennzeichnung additiv zu fertigender Bauteile und ein Informationsmodell zur Repräsentation relevanter bauteilindividueller Informationen über den gesamten Prozess hinweg entwickelt. Die Methode zur Bauteilkennzeichnung basiert auf einem bauteilindividuellen und verfahrensspezifischen Kennzeichnungsansatz, bestehend aus Kennzeichnungsträger und Identifikator, sowie der Anbringung dieses ausgewählten Ansatzes, basierend auf entwickelten Gestaltungsregeln, an der Bauteilgeometrie. Aufbauend auf diesen Entwicklungen wird dem Anwender die durchgängige virtuelle und physische Identifikation und Nachverfolgung von kundenindividuellen additiv gefertigten Bauteilen bereitgestellt. Ausgehend von der Analyse des relevanten Standes der Technik und bestehender Forschungsarbeiten wurde ein Anforderungsprofil definiert. Aufbauend auf diesen Anforderungen wurde in dieser Dissertation ein Konzept zur bauteilindividuellen und verfahrensspezifischen Kennzeichnung und Identifikation für die Additive Fertigung entwickelt. Das Konzept gliedert sich in zwei wesentliche Konzeptbausteine. Zum einen wird die Methode zur Bauteilkennzeichnung im Pre-Prozess erarbeitet, welche den Anwender in der erweiterten Prozesskette unterstützt. Zum anderen wird das Informationsmodell zur bauteilindividuellen und verfahrensspezifischen Kennzeichnung und Identifikation für die Additive Fertigung entwickelt. Hierauf aufbauend wird die Software-Applikation additiv-ID mit dem Nachverfolgungs- und Assistenzsystem zur Bauteilkennzeichnung prototypisch implementiert. Diese Implementierung dient zur Validierung und Verifikation der entwickelten Ansätze und Methoden

Bewertungsverfahren des novellierten Fluglärmgesetzes

Die Entwicklung von modernen Gesellschaften führt zu immer distanzintensiveren Austauschbeziehungen. Die Globalisierung ist ein Ausdruck davon. Trotzdem diese Entwicklung auch mit der Telematisierung begleitet wird, steigt die Nachfrage nach weiten Ortsveränderungen von Personen und Gütern. Insbesondere die Bewegungen über Länder- oder sogar Kontinentgrenzen hinweg führt zum Anwachsen u.a. des Flugverkehrs. Allein 2005 nahmen die Fluggastzahlen in Deutschland um 7,5 Prozent und die Zahl der Flüge um 5,5 Prozent zu (DIW 2006: S. 34). Obwohl moderne Flugzeuge leiser als ältere sind, hat der Fluglärm in den letzten Jahrzehnten durch den rasanten Anstieg des Flugverkehrs immer mehr zugenommen. In der Wahrnehmung der Bevölkerung steht der Fluglärm auf Platz 2 der störenden Lärmquellen direkt hinter dem Straßenverkehr. Rund 37% der Bundesbevölkerung fühlt sich durch Fluglärm gestört (VCD 2005: S. 3). Das Besondere am Fluglärm sind die hohen, kurzen aber sehr lauten Maximalpegel. Die bisherigen Methoden zur Messung von Fluglärm, welche sich nicht wesentlich von der Messung anderer Lärmquellen wie beispielsweise Straßenverkehrslärm unterscheiden, werden aber dem besonderen Lärmpegelverlauf des Fluglärms nicht gerecht. Durch die Mittelung der gemessenen Pegel wird die tatsächliche Lärmbelästigung nur unzureichend erfasst. So kommt es, dass 200 tägliche Überflüge mit über 70 dB(A) und einer Geräuschdauer von jeweils rund 30 Sekunden den erlaubten täglichen Dauerschallpegel von 57 dB(A) noch nicht überschreiten (BUND 2006). Ein weiteres Problem des Fluglärms ist, dass konventionelle Lärmschutzmaßnahmen wie Schallschutzwände nicht helfen. Seit 1971, also seit mehr als 35 Jahren ist das Gesetz zum Schutz vor Fluglärm die wichtigste Rechtsgrundlage zur Fluglärmbekämpfung. Daraus leiten sich für alle Flughäfen Lärmschutzbereiche ab, welche mit Hilfe einer besonderen Rechenvorschrift prognostiziert werden. Die Lärmschutzbereiche sind Gebiete außerhalb des Flughafens, in denen der Dauerschallpegel mehr als 67 dB(A) beträgt. Diese Lärmschutzbereiche werden dann nochmals in 2 Schutzzonen (Dauerschallpegel mehr bzw. weniger als 75 dB(A)) eingeteilt. Hier gelten abgestufte Bauverbote und -beschränkungen. So müssen Wohnungen baulichen Schallschutzanforderungen (Schutzfenster) genügen. Aus Sicht der Lärmwirkungsforschung (Ortscheid, Wende 2001) sind die festgesetzten Grenzwerte von 1971 jedoch viel zu hoch. Ab 65 dB(A) Dauerschallpegel (tagsüber) sind Gesundheitsbeeinträchtigungen (Herz- Kreislauf-Erkrankungen) zu erwarten. In den letzten Jahren wurde verstärkt über ein neues Fluglärmgesetz debattiert und immer wieder wurden Novellierungsvorschläge eingebracht. Anfang 2006 fand die erste Lesung des aktuellen Novellierungsvorschlages im Bundestag statt, im Mai die öffentliche Anhörung. Es zeichnet sich ein Beschluss des Bundestages zur Novellierung des Fluglärmgesetzes von 1971 noch in dieser Legislaturperiode ab. Gleichzeitig ist es ein offenes Geheimnis, dass der geplante Flughafen BBI in Schönefeld als ein Modellflughafen im Sinne der Novelle fungiert, obwohl er bereits als Bestandsflughafen eingestuft ist und somit nur die abgeschwächten Lärmschutzwerte der Novelle beim Bau zu berücksichtigen sind. Dieser Bericht gibt einen Überblick zur Thematik Lärm im Allgemeinen und Fluglärm im Besonderen. Exemplarisch werden das geltende Gesetz zum Schutz gegen Fluglärm von 1971 mit der derzeit diskutierten Novellierung verglichen und die Auswirkungen dieser auf das Bauvorhaben BBI mit Hilfe der Unterlagen des Planfeststellungsverfahrens genauer untersucht

Influence of Structural Elements on the Spatial Sediment Displacement around a Jacket-Type Offshore Foundation

This research advances the understanding of jacket-type platform induced local and global erosion and deposition processes for combined wave–current conditions. To this end, a laboratory study was carried out comparing the equilibrium scour depth for two structural designs that are differentiated in the geometrical distance of the structure’s lowest node to the seabed. Measurements of local scour depths over time have been conducted with echo sounding transducers. An empirical approach is proposed to predict the final scour depths as a function of the node distance to the seabed. Additionally, 3D laser scans have been performed to obtain the digital elevation model of the surrounding sediment bed. Novel methodologies were developed to describe and easily compare the relative volume change of the sediment bed per surface area due to structure–seabed interaction, enabling spatial analyses of highly complex erosion and deposition patterns. The seabed sediment mobility around the structure is found to be highly sensitive to a change in node distance. The decrease of the node distance results in a higher erosion depth of sediment underneath the structure of up to 26%, especially for current-dominated conditions, as well as an increased deposition of sediment downstream of the structure over a distance of up to 6.5 times the footprint length. The results of this study highlight the requirement to consider the interaction of the structure with the surrounding seabed within the design process of offshore structures, to mitigate potential impacts on the marine environment stemming from the extensive sediment displacement and increased sediment mobility

Seasonal and interannual variability of landfast sea ice in Atka Bay, Weddell Sea, Antarctica

Landfast sea ice (fast ice) attached to Antarctic (near-)coastal elements is a critical component of the local physical and ecological systems. Through its direct coupling with the atmosphere and ocean, fast-ice properties are also a potential indicator of processes related to a changing climate. However, in situ fast-ice observations in Antarctica are extremely sparse because of logistical challenges and harsh environmental conditions. Since 2010, a monitoring program observing the seasonal evolution of fast ice in Atka Bay has been conducted as part of the Antarctic Fast Ice Network (AFIN). The bay is located on the northeastern edge of Ekström Ice Shelf in the eastern Weddell Sea, close to the German wintering station Neumayer III. A number of sampling sites have been regularly revisited each year between annual ice formation and breakup to obtain a continuous record of sea-ice and sub-ice platelet-layer thickness, as well as snow depth and freeboard across the bay. Here, we present the time series of these measurements over the last 9 years. Combining them with observations from the nearby Neumayer III meteorological observatory as well as auxiliary satellite images enables us to relate the seasonal and interannual fast-ice cycle to the factors that influence their evolution. On average, the annual consolidated fast-ice thickness at the end of the growth season is about 2 m, with a loose platelet layer of 4 m thickness beneath and 0.70 m thick snow on top. Results highlight the predominately seasonal character of the fast-ice regime in Atka Bay without a significant interannual trend in any of the observed variables over the 9-year observation period. Also, no changes are evident when comparing with sporadic measurements in the 1980s and 1990s. It is shown that strong easterly winds in the area govern the year-round snow distribution and also trigger the breakup of fast ice in the bay during summer months. Due to the substantial snow accumulation on the fast ice, a characteristic feature is frequent negative freeboard, associated flooding of the snow–ice interface, and a likely subsequent snow ice formation. The buoyant platelet layer beneath negates the snow weight to some extent, but snow thermodynamics is identified as the main driver of the energy and mass budgets for the fast-ice cover in Atka Bay. The new knowledge of the seasonal and interannual variability of fast-ice properties from the present study helps to improve our understanding of interactions between atmosphere, fast ice, ocean, and ice shelves in one of the key regions of Antarctica and calls for intensified multidisciplinary studies in this region

Adjuvant therapy of biliary tract cancers

Biliary tract cancers (BTCs) are rare and heterogeneous malignant tumours including cholangiocarcinoma and gallbladder cancer. They are very aggressive, often refractory to chemotherapy and associated with an overall poor prognosis. Surgical resection remains the only potentially curative treatment option but less than 35% present with resectable disease. Adjuvant treatments have been widely used but until recently, supportive data were limited to non-randomised, non-controlled retrospective studies. Recent evidence from the BILCAP trial has established adjuvant capecitabine as the standard of care. But there are still unanswered questions as to the role of adjuvant therapy. Further prospective data and translational research with reproducible evidence of clinical benefit are needed. In this review of adjuvant therapy in resectable BTCs, we will summarise the latest evidence setting current treatment standards and highlight future prospects

Role and Impact of Hydrograph Shape on Tidal Current-Induced Scour in Physical-Modelling Environments

For physical model tests, the time-varying characteristics of tidal currents are often simplified by a hydrograph following a shape of a unidirectional current or by resolving the tidal velocity signal into discrete steps of constant flow velocity. The influence of this generalization of the hydrograph’s shape on the scouring process in tidal currents has not yet been investigated systematically, further increasing the uncertainty in the prediction of scour depth and rate. Therefore, hydraulic model tests were carried out to investigate and quantify the influence of the hydrograph shape on the scouring processes under tidal currents. Several different hydrographs including those with continuously changing velocities, constant unidirectional currents, square-tide velocities and stepped velocity time series were analyzed. Results show that the scouring process in tidal currents is characterized by concurrent sediment backfilling and displacement which can only be reproduced by hydrographs that incorporate a varying flow direction. However, if only a correct representation of final scour depths is of interest, similar scour depths as in tidal currents might be achieved by a constant, unidirectional current, provided that a suitable flow velocity is selected. The effective flow work approach was found capable to identify such suitable hydraulic loads with reasonable practical accuracy

Multi-Lens Array Full-Field X-ray Microscopy

X-ray full-field microscopy at laboratory sources for photon energies above 10 keV suffers from either long exposure times or low resolution. The photon flux is mainly limited by the objectives used, having a limited numerical aperture NA. We show that this can be overcome by making use of the cone-beam illumination of laboratory sources by imaging the same field of view (FoV) several times under slightly different angles using an array of X-ray lenses. Using this technique, the exposure time can be reduced drastically without any loss in terms of resolution. A proof-of-principle is given using an existing laboratory metal-jet source at the 9.25 keV Ga Kα-line and compared to a ray-tracing simulation of the setup