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Post aus Japan: Geschichten mit H

Ostasien bleibt der Motor der Wasserstoffwirtschaft. Ein koreanische Autobauer will massiv in den Bau von Brennstoffzellenfabriken investieren. Doch dies ist nicht die einzige Initiative solcher Pioniere, die auch aus Japan kommen.

(Mehr in: Technology Review)

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Von pflanzlicher Sulfoquinovose zu giftigem Schwefelwasserstoff

Im Rahmen einer Dissertation wurde am Konstanzer Fachbereich Biologie zum ersten Mal ein Abbau des diätischen Zuckers Sulfoquinovose durch anaerobe Bakterien zu giftigem Schwefelwasserstoff beschrieben – Verstärkte Bildung von Schwefelwasserstoff im menschlichen Darm in Zusammenhang mit entzündlichen Erkrankungen und Krebs
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Reversible Brennstoffzelle bricht Wirkungsgrad-Rekord

Jülich, 18. Dezember 2018 – Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich haben ein hochgradig effizientes Brennstoffzellen-System in Betrieb genommen, das einen elektrischen Wirkungsgrad im Wasserstoffbetrieb von über 60 Prozent erzielt. Ein so hoher Wert wurde bis jetzt von keinem anderen Forscherteam weltweit berichtet. Und die Anlage weist noch eine weitere Besonderheit auf: Die neu entwickelten reversiblen Hochtemperatur-Brennstoffzellen können nicht nur Strom erzeugen, sondern lassen sich auch für die Herstellung von Wasserstoff durch Elektrolyse nutzen.
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Antibiotikaresistenzen im Fokus der Forschung

Die rasante Ausbreitung von Antibiotika-resistenten Bakterien hat weltweit die Infektionsforscher auf den Plan gerufen. Welche Mechanismen schützen die Bakterien und mit welchen Methoden kann man sie erneut angreifbar machen? Bereits 2011 postulierten Wissenschaftler in einem Science-Artikel, dass Bakterien durch Sulfid (Schwefelwasserstoff) vor verschiedenen Antibiotika geschützt werden. Einen solchen „universellen“ Resistenzmechanismus konnte der DZIF-Wissenschaftler Fabian Grein nun jedoch mit einer neuen Technik widerlegen.
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Chemie in Wolken

Die Herstellung von Fluorchlorkohlenwasserstoffen, die die Ozonschicht schädigen, wurde weitestgehend verboten. Doch auch andere Substanzen können in Verbindung mit Eispartikeln, wie sie in Wolken vorkommen, Löcher in die Ozonschicht reißen. Einen möglichen Mechanismus dafür deckten Forscherinnen und Forscher der Ruhr-Universität Bochum, der Universität Duisburg-Essen und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg auf. Sie beschreiben ihn in der Zeitschrift „Physical Review Letters“ vom 13. November 2018.
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Wenn Verwandte von Krankheitserregern Gutes tun

Es gibt Bakterien, die Wasserstoff und Naturstoffe produzieren, was sowohl für die Umwelt als auch für die Medizin wichtig ist. In Jena hat ein Forschungsteam nun die Fähigkeit zur Wasserstoff- und Naturstoffproduktion in einer Gruppe von Bakterien nachgewiesen, die bis dahin eher als Krankheitserreger bekannt waren. In Gemeinschaft mit einem methanproduzierenden Bakterium konnten diese Bakterien Milchsäure zu Methan umwandeln.
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Nächster Schritt auf dem Weg zu einer effizienten Biobrennstoffzelle

Brennstoffzellen, die mit dem Enzym Hydrogenase arbeiten, sind prinzipiell genauso effizient wie solche, die das teure Edelmetall Platin als Katalysator enthalten. Allerdings brauchen die Enzyme eine wässrige Umgebung, und durch diese gelangt der Ausgangsstoff für die Reaktion – Wasserstoff – nur schwer zu der enzymbeladenen Elektrode. Dieses Problem lösten Forscherinnen und Forscher, indem sie zuvor entwickelte Konzepte für die Verpackung der Enzyme mit der Gasdiffusionselektroden-Technik verknüpften. Das so entwickelte System erzielte erheblich höhere Stromdichten, als bisher mit Hydrogenase-Brennstoffzellen erreicht wurden.
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Welchen Weg Protonen nehmen

Wie genau bestimmte Algenenzyme Wasserstoff produzieren, war bisher Gegenstand von Spekulationen. Dr. Martin Winkler, Dr. Jifu Duan, Prof. Dr. Eckhard Hofmann und Prof. Dr. Thomas Happe von der Ruhr-Universität Bochum (RUB) ist es gemeinsam mit Kollegen der Freien Universität Berlin erstmals gelungen, den Weg der Protonen bis ins aktive Zentrum dieser [FeFe]-Hydrogenasen exakt nachzuvollziehen. Das könnte es erlauben, solche effizienten, aber anfälligen Biokatalysatoren chemisch stabiler nachzubauen. Die Forscher berichten in der Zeitschrift Nature Communications vom 9. November 2018.
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Aus Bambus: Sichere Wasserstoffspeicher für Elektromobilität

Neue Aktivkohle-Speicher entstehen aus chemischer Teil-Verbrennung von Bambus / Bioökonomie-Forschung der Uni Hohenheim ermöglicht hocheffiziente Speicherung
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Frustrierte Moleküle verhalten sich radikal

Wasserstoff ist für die chemische Industrie ein wichtiger Rohstoff – und ein umweltfreundlicher Energieträger, etwa für Fahrzeuge mit Brennstoffzellen. Um das träge Molekül für chemische Reaktionen nutzbar zu machen, sind jedoch Reaktionsbeschleuniger nötig. Diese Katalysatoren enthalten meist teure Edel- oder giftige Schwermetalle. Ein Team der Universität Oldenburg und der TU Berlin um den Chemiker Prof. Dr. Thomas Müller hat nun mit Hilfe von Experimenten wichtige Hinweise darauf gefunden, wie neuartige, ungiftige Katalysatoren – frustrierte Lewis-Paare – Wasserstoff zur Reaktion bringen. Die Ergebnisse sind in der internationalen Ausgabe des Fachmagazins Angewandte Chemie erschienen.
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Erfolg in der Entwicklung einer neuen Kompressionslösung für die Wasserstoffbetankung

EU-Projekt COSMHYC legt Entwurf für eine hybride Kompressionslösung vor, die erstmals einen mechanischen und einen auf Metallhydrid-basierten Kompressor miteinander kombiniert.
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Biosolarzelle produziert Wasserstoff

Ein internationales Forscherteam hat molekulare Bausteine von Pflanzen und Mikroorganismen in einer Biosolarzelle kombiniert, sodass sie Lichtenergie ohne Umwege zur Produktion von Wasserstoff nutzen konnten. In der Natur kommt diese Kombination so nicht vor: Pflanzen können zwar Lichtenergie nutzen, um Kohlendioxid in Biomasse zu verwandeln, aber keinen Wasserstoff produzieren. Manche Bakterien hingegen können Wasserstoff produzieren, aber nicht direkt mithilfe von Lichtenergie.
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Neue Studie: Wasserelektrolyse hat Potenzial zur Gigawatt-Industrie

Die Wasserelektrolyse zur Erzeugung von Wasserstoff auf Basis von regenerativ erzeugtem Strom entwickelt sich immer mehr zu einer Kerntechnologie der Energiewende. Der steigende Anteil volatilen Wind- und Solarstroms kann in Form von Wasserstoff saisonal gespeichert, rückverstromt oder zu Kraftstoffen und chemischen Grundstoffen weiterverarbeitet werden. Allein für Deutschland wird bis 2050 eine installierte Anlagenleistung im dreistelligen Gigawattbereich prognostiziert, unter der Maßgabe, dass die Klimaschutzziele der Bundesregierung erreicht werden.
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Ein Schutzschild für empfindliche Enzyme in Biobrennstoffzellen

Ein internationales Forscherteam hat einen neuen Mechanismus entwickelt, um Enzyme als Biokatalysatoren in Brennstoffzellen vor Sauerstoff zu schützen. Die Enzyme, sogenannte Hydrogenasen, sind ebenso effizient wie Edelmetallkatalysatoren, aber instabil, wenn sie mit Sauerstoff in Kontakt kommen. Daher sind sie bislang nicht für technologische Anwendungen geeignet. Der neue Schutzmechanismus basiert auf Sauerstoff verbrauchenden Enzymen, die ihre Energie aus Zucker beziehen. Die Forscher zeigten, dass sie mit diesem Schutzmechanismus eine funktionstüchtige Biobrennstoffzelle erzeugen konnten, die mit Wasserstoff und Glukose als Treibstoff arbeitet.
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Deutscher Zukunftspreis: Zahnrad neu erfunden, Flüssigspeicher für Wasserstoff

(Mehr in: RSS-Feed Wissenschaft – die neusten Meldungen zum Thema Wissenschaft von STERN.DE)

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Schutz für die Ozonschicht: Zuckermoleküle binden gefährliche FCKWs

Wissenschaftler aus Mainz und Aschaffenburg entwickeln Methode zum Schutz der Ozonschicht vor dem schädlichen Fluorchlorkohlenwasserstoff Freon 11
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Meilenstein auf dem Weg zu neuen Materialien für die Wasserstoffspeicherung erreicht

Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums Geesthacht haben gemeinsam mit europäischen Partnern ein neues Material zur Feststoffspeicherung von Wasserstoff entwickelt. Eine spezielle Kombination von sogenannten Metallhydriden überwindet gravierende Nachteile, die herkömmlicherweise mit dieser Materialklasse verbunden sind. Dies ist ein echter Meilenstein in der Entwicklung der Wasserstoffspeichertechnologie für mobile und stationäre Anwendungen. Die Ergebnisse der Wissenschaftler wurden heute in der renommierten Fachzeitschrift „Journal of Material Chemistry“ veröffentlicht.
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Windstrom zum Speichern umwandeln

Im ersten Halbjahr 2018 haben Windparks in Deutschland rund 55 Mrd. kWh ins Stromnetz eingespeist. Das waren 7 Mrd. mehr als im vergleichbaren Vorjahreszeitraum. Um zeitweise überschüssigen Windstrom speichern zu können, arbeiten Wissenschaftler an der Verbesserung von Umwandlungs- und Speichertechnologien. Das neue BINE-Projektinfo „Energiepark Mainz“ stellt mit der weltgrößten Power-to-Gas-Forschungsanlage ein vielversprechendes Verfahren vor. Hier wird mithilfe von Windstrom durch Elektrolyse Wasserstoff erzeugt, gespeichert und ins Erdgasnetz eingespeist. Ziel ist, im industriellen Maßstab die Verfahren und neuartige Komponenten zu erproben.
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TU Ilmenau: Weltrekord bei der direkten solaren Wasserspaltung In einem nachhaltige

In einem nachhaltigen Energiesystem wird Wasserstoff eine zentrale Rolle als Speichermedium einnehmen. Einem internationalen Forscher-Team ist es jetzt gelungen, den Wirkungsgrad für die direkte solare Wasserspaltung zur Wasserstoffgewinnung auf 19 Prozent zu steigern. Sie kombinierten dafür eine Tandem-Solarzelle aus III-V-Halbleitern mit Rhodium-Nanopartikeln und kristallinem Titandioxid. An der Forschungsarbeit waren Teams aus dem California Institute of Technology, der University of Cambridge, der TU Ilmenau und dem Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE beteiligt. Ein Teil der Experimente fand am Institut für Solare Brennstoffe am Helmholtz-Zentrum Berlin statt.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Neuer Weltrekord bei der direkten solaren Wasserspaltung

In einem nachhaltigen Energiesystem wird Wasserstoff als Speichermedium eine wichtige Rolle spielen. Einem internationalen Forscher-Team ist es jetzt gelungen, den Wirkungsgrad für die direkte solare Wasserspaltung zur Wasserstoffgewinnung auf 19 Prozent zu steigern. Sie kombinierten dafür eine Tandem-Solarzelle aus III-V-Halbleitern mit Rhodium-Nanopartikeln und kristallinem Titandioxid. An der Forschungsarbeit waren Teams aus dem California Institute of Technology, der University of Cambridge, der TU Ilmenau und dem Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE beteiligt. Ein Teil der Experimente fand am Institut für Solare Brennstoffe am Helmholtz-Zentrum Berlin statt.
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IPP-Teststand ELISE erreicht erstes ITER-Ziel

Neutralteilchenheizung für ITER / Strahl schneller Wasserstoff-Teilchen für die Plasmaheizung

Der Heizstrahl im Teststand ELISE des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) in Garching bei München hat die ITER-Werte erreicht: Erzeugt wurde für 1000 Sekunden ein Teilchenstrahl aus negativ geladenen Wasserstoff-Ionen in der für ITER gewünschten Stromstärke von 23 Ampere.
Mit ELISE wird eine der Heizmethoden vorbereitet, die das Plasma des internationalen Fusionstestreaktors ITER auf viele Millionen Grad bringen sollen. Kernstück ist eine im IPP entwickelte neuartige Hochfrequenz-Ionenquelle, die den energiereichen Teilchenstrahl erzeugt.
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Sauberes Biogas: TU Wien präsentiert Entschwefelungstechnik

Bei der weltgrößten Verfahrenstechnik-Messe ACHEMA zeigt die TU Wien, wie man giftigen Schwefelwasserstoff einfach und effizient aus Biogas entfernen kann.
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Energie: Preiswertere, weniger toxische und recycelbare Lichtsensoren zur Wasserstoffherstellung

Die Nachahmung der Photosynthese von Pflanzen zur Umwandlung von stabilen und reichlich vorhandenen Molekülen wie H2O und CO2 in energieeffiziente Kraftstoffe (Wasserstoff) oder chemische Produkte für die Industrie zählt heute zu den größten Herausforderungen der Forschung. Der Einsatz der künstlichen Photosynthese in einer Lösung bleibt jedoch bislang aufgrund der Verwendung (zum Einfangen des Sonnenlichts) teurer und giftiger Metallverbindungen begrenzt.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Experiment am Cern: Antimaterie entpuppt sich als ziemlich normal

Am Genfer Kernforschungszentrum haben Physiker Tausende Atome aus Antiwasserstoff mit Laserlicht traktiert. Es geht um eines der größten Rätsel der Physik: Warum fehlt im Weltall die Antimaterie? (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

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Neuer Reaktortyp für biologische Methanisierung erfolgreich als flexibler Energiespeicher erprobt

Rieselbettreaktor der BTU Cottbus methanisiert wahlweise Kohlendioxid oder Roh-Biogas mit Wasserstoff – Hohe Produktqualität, geringer Energiebedarf, Methanbildungsrate gesteigert

In einem Forschungsprojekt hat die Brandenburgische Technische Universität (BTU) Cottbus-Senftenberg ihren 2012 entwickelten kontinuierlichen Rieselbett-Reaktor zur biologischen Methanisierung weiter optimiert und unter praxisnahen Bedingungen erprobt. Das Verfahren ist potenziell gut geeignet für die flexible Speicherung von Energie als Beitrag für die Energiewende.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Rasante Paarbildung – Nachweis eines neuen Reaktionsweges in der Atmosphäre

Leipzig. Eine besonders rasante Art der Paarbildung konnten Wissenschaftler jetzt im Labor beobachten: Bei der Reaktion von zwei Peroxyl-Radikalen untereinander verdoppeln sich diese Kohlenwasserstoff-Verbindungen. Das heißt es werden stabile Produkte mit dem Kohlenstoffgerüst beider Peroxyl-Radikale gebildet, welche sehr wahrscheinlich eine Peroxid-Struktur aufweisen. Der Nachweis dieses Reaktionsweges wurde jetzt mit Hilfe modernster Messtechnik möglich. Darüber berichten Forschende des Leibniz-Institutes für Troposphärenforschung (TROPOS), sowie der Universitäten Innsbruck und Helsinki in der aktuellen Ausgabe des Fachblatts „Angewandte Chemie“.
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Forscher beobachten Details der Schaltung des Ras-Proteins

Ras-Proteine sind molekulare Schalter, die in unserem Körper entscheiden, ob und wann Zellen sich teilen. Ist ihre Funktion gestört, können sich zum Beispiel Tumore bilden. Weitere Details des An- und Ausschaltens konnte ein Forscherteam um Prof. Dr. Klaus Gerwert vom Lehrstuhl für Biophysik der Ruhr-Universität Bochum (RUB) dank kombinierter Methoden ermitteln und somit die Hypothese bestätigen, dass der Bindungspartner von Ras im gebundenen Zustand keine Wasserstoffatome an den Phosphaten enthält. Das renommierte Journal of Biological Chemistry widmet dem Bericht über diese Arbeit seinen Titel vom 16. März 2018.
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Solarer Wasserstoff: Nanostrukturierung erhöht Effizienz von Metall-freien Photokatalysatoren um

Polymere Kohlenstoffnitride entfalten unter Sonnenlicht eine katalytische Wirkung, die sich für die Produktion von solarem Wasserstoff nutzen lässt. Allerdings ist die Effizienz dieser günstigen, metallfreien Materialien sehr gering. Durch einen einfachen Prozess ist es nun gelungen, ihre katalytische Wirkung um den Faktor elf zu erhöhen. Dies zeigte nun ein Team an der Tianjin-University in China mit einer Gruppe am Helmholtz-Zentrum Berlin. Die Arbeit wurde im Journal Energy & Environmental Science veröffentlicht.
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Archaea wären auf Saturnmond lebensfähig

WissenschafterInnen um den Biologen Simon Rittmann von der Universität Wien gingen der Frage nach, ob mikrobielles Leben, wie wir es von der Erde her kennen, auch auf anderen Himmelskörpern möglich ist. Dazu verwendeten sie Mikroorganismen aus der Gruppe der Archaea, da diese Wasserstoff und Kohlendioxid verstoffwechseln sowie hohe Temperaturen und Druck aushalten können, wie sie auf Enceladus vermutet werden. In einer aktuellen Studie in „Nature Communications“ konnten sie zeigen, dass insbesondere ein Archaea-Stamm aus der japanischen Tiefsee prinzipiell auch unter den möglichen Eismond-Bedingungen vermehrungsfähig wäre.
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Post aus Japan: Von Eiweiß und der Wasserstoffwirtschaft

Eier und Wasserstoff brachte man bisher nur mit Stinkbomben in Verbindung. Forscher der Osaka City University hoffen nun, mit beidem der H-Economy zum Durchbruch zu verhelfen.

(Mehr in: Technology Review)

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Wasserstoffübertragung: Eins nach dem Anderen

Schrittweiser Hydrid-Transfer bei der Biosynthese von Chlorophyll
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Peroxisomen beim Toxoplasmose-Erreger nachgewiesen: Möglicher Angriffspunkt für eine Bekämpfung

Das Peroxisom ist ein Organell der eukaryotischen Zelle. Ihre wichtigste Aufgabe ist die Entgiftung der Zelle durch den Abbau von hochreaktivem Wasserstoffperoxid. Ursprünglich besaßen alle Eukaryoten ein Peroxisom, einige Einzeller haben es als Anpassung an ihre parasitäre Lebensweise wieder verloren. Davon ging man auch beim Erreger der Toxoplasmose aus. DSMZ-Wissenschaftler konnten nun nachweisen, dass Peroxisomen auch bei Toxoplasma gondii und nahe verwandten Arten vorkommen. Die Ergebnisse tragen dazu bei, Ursprung und Biologie dieser Gruppe von Organismen besser zu verstehen und könnten langfristig helfen, alternative Ansatzpunkte für die Therapie des Krankheitserregers zu finden.
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Batterie oder Brennstoffzelle? Jülicher Forscher berechnen Kosten des Infrastrukturausbaus

Jülich, 30. Januar 2018 – Die Zukunft der Mobilität ist elektrisch. Doch noch ist unklar, welche Technologie unter der Motorhaube das Rennen machen wird: Batterien, die regelmäßig an eine Ladesäule gehängt werden müssen, oder Brennstoffzellen, die Wasserstoff von der Tankstelle benötigen. Die Kosten für die jeweilige Infrastruktur hängen stark davon ab, wie viele Fahrzeuge versorgt werden müssen. Ein Vergleich, den Experten vom Forschungszentrum Jülich angestellt haben, zeigt: Ab mehreren Millionen Fahrzeugen ist der Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur günstiger. Beide Technologien sind notwendig, um die Verkehrswende erfolgreich zu meistern.
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Energie: Aus Kuhdung wird H2

Toyota baut eine Anlage, die Mist vom Bauern zu Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge macht.

(Mehr in: Technology Review)

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Hitzestress und Trockenheit: Ameisen passen ihre Wachsschicht verändertem Klima sehr schnell an

Individuen reagieren auf Klimaveränderung innerhalb von drei Wochen mit Anpassung des Kohlenwasserstoffprofils – Überlebensrate steigt
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