Jülich/Hannover - Forschungszentrum präsentiert auf der Hannover Messe

Forschungszentrum präsentiert auf der Hannover Messe

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Jülich/Hannover. Wasserstoff spielt eine zentrale Rolle im Energiesystem der Zukunft, das zum Großteil auf erneuerbaren Energien basieren soll. Jülicher Wissenschaftler stellen auf der Hannover Messe noch bis morgen grundlegende Komponenten für die Herstellung und Nutzung des vielseitig verwendbaren Energieträgers vor.

Die Energiewende erfordert Technologien, mit denen sich die Schwankungen von Wind- und Sonnenstrom abfedern lassen. Für die Überbrückung längerer Zeiträume bietet sich vorrangig Wasserstoff an: Der universell einsetzbare Energieträger kann etwa in Salzkavernen für die spätere Rückverstromung zwischengelagert werden, in ein taugliches Gasnetz eingespeist oder zu flüssigen Kraftstoffen weiterverarbeitet werden.

Ein Elektrolyseverfahren, das Wissenschaftler des Forschungszentrums derzeit erarbeiten, soll es ermöglichen, Wasserstoff mit „grünem“ Strom in großen Mengen herzustellen. Um die Schwankungen bei Wind- und Sonnenstrom aufzufangen, werden zusätzliche Einrichtungen benötigt, die schnell reagieren können.

„PEM-Elektrolyseure haben eine höhere Leistungsdichte und benötigen keine bedenklichen Chemikalien. Aus diesen Gründen eignen sie sich besonders für den Betrieb mit überschüssigem Ökostrom“, erläutert Dr. Bernd Emonts vom Institut für Energie und Klimaforschung. Bei dem Verfahren wird Wasser an zwei Elektroden, die durch eine protonenleitende Membran (PEM) getrennt sind, in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Die PEM-Elektrolysezelle ist also praktisch eine umgekehrt betriebene Brennstoffzelle. Für den wirtschaftlichen Einsatz ab 2030 besteht allerdings noch Verbesserungsbedarf.

Die Forscher haben bereits die nächsten Schritte im Blick, um das Verfahren zur Serienreife zu bringen. Im Projekt HYPOS planen sie mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie eine Pilotanlage, mit der die Produktion, Speicherung und der Transport von „grünem“ Wasserstoff in direkter Anbindung an eine Windkraftanlage getestet werden soll. Darüber hinaus erforschen sie mit dem federführenden Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), wie gut sich Wasserstoff als Energiespeicher in das künftige Energiesystem einbinden lässt.

Multimeter für die Nanowelt

Am Gemeinschaftsstand NRW stellen Forscher des Jülicher Peter Grünberg Instituts zudem eine Erfindung vor, die mit Brennstoffzellen eine besondere Laufruhe gemein hat. Mithilfe eines speziellen Motors, genannt KoalaDrive®, können Rastertunnelmikroskope auch ohne teure Schwingungsdämpfung atomare Genauigkeit erzielen. Der patentierte Antriebsmechanismus erinnert an den Kletterstil des Koalas und arbeitet im Gegensatz zur konventionellen Technik komplett rüttelfrei.

„Wegen der kleinen Abmessungen lassen sich mehrere Spitzen in atomaren Dimensionen zusammenbringen. Das ist wichtig, wenn man elektrische Größen wie Spannung, Stromfluss und Widerstand erfassen möchte. Man kann sich das vorstellen wie ein Multimeter auf der Nanoskala“, erklärt Prof. Bert Voigtländer.

In der Ausgründung mProbes entwickelt er entsprechende technische Lösungen neben seiner Forschungstätigkeit am Forschungszentrum weiter. Der sogenannte Nanopositionierer mit mehreren Spitzen ist unter anderem für die einzelne Vermessung von Transistoren auf einem Computerchip interessant: zum Beispiel bei der elektrischen Fehleranalyse in der Halbleiterfertigung, wo aufgrund der immer kleineren Strukturen immer höhere Auflösungen benötigt werden.

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