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2020

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In einem Kick-Off Meeting am Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP) in Greifswald fiel der Startschuss für das EU-Projekt HiPowAR. Ziel ist die Entwicklung einer bahnbrechenden Technologie für die direkte Energieumwandlung von erneuerbarem Ammoniakbrennstoff in Strom.

Das INP, Zentrum für Brennstoffzellen Technik (ZBT) und das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS ) entwickeln zusammen mit Politecnico di Milano aus Italien, PBS BRNO aus Tschechien und Ranotor aus Schweden einen Membran-Reaktor für die effiziente Energieerzeugung aus Ammoniak.

Der neue Membranreaktor verspricht im Vergleich zu Verbrennungsmotoren und Dampfkraftwerken eine höhere Effizienz in der Energiewandlung und soll einen Durchbruch in der direkten Wandlung von Ammoniak als ein leicht speicherbarer, kohlenstofffreier Wasserstoffträger in nutzbare Energie ermöglichen. Der Aufbau des Membranreaktors ist dem einer Brennstoffzelle sehr ähnlich, dabei ist der Membranreaktor aber etwas einfacher und kostengünstiger als beispielsweise die Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC), die ebenfalls für die direkte Verstromung von Ammoniak eingesetzt werden können.

HiPowAR ist im Rahmen des CAMPFIRE Bündnisses der Region Nord-Ost in Deutschland entstanden, das sich die Forschung und Entwicklung von Technologien für die dezentrale Erzeugung von Ammoniak und für dessen Einsatz als Kraftstoff und Energieträger als Wasserstofftechnologien der Generation 2.0 zum Ziel gesetzt hat. Durch das EU-Forschungsprojekt HiPowAR (Highly Efficient Power Production By Green Ammonia Total Oxidation In A Membrane Reactor) soll die Implementierung von Ammoniak als ein wirtschaftlicher synthetischer Kraftstoff für die emissionsfreie Schifffahrt, Luftfahrt und Heavy-Duty ohne CO2-Emissionen vorangetrieben werden.

Dieses Projekt wird im Forschungsrahmenprogramm Horizont 2020 der Europäischen Union finanziert. (Vertragsnummer 951880)

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V.
Dr. Angela Kruth
Tel.: +49(0) 3834 554 3860
angela.kruthinp-greifswaldde

Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Dr. rer. nat. Ralf Kriegel
Tel.: +49(0) 36601 9301 4870
ralf.kriegelikts.fraunhoferde

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Beim Kick-off Meeting des EU-Projektes HiPowAR besprachen die Projektpartner ihr Vorgehen für das vierjährige Vorhaben.

Staatssekretär Rudolph: Mecklenburg-Vorpommern ist Vorreiter bei Plasmamedizin / Erste klinische Studie beweist schnellere Wundheilung durch Plasma

Karlsburg, 1. September 2020. Das Kompetenzzentrum Diabetes Karlsburg (KDK) feiert am 1. September 2020 einen herausragenden Erfolg: Erstmals wurde in einer klinischen Studie wissenschaftlich bestätigt, dass physikalisches Plasma einen signifikant positiven Effekt auf chronische Wunden hat und zu einer schnelleren Heilung des diabetischen Fußsyndroms führt. Ermöglicht hat dies die enge Zusammenarbeit zwischen Medizinern, Wissenschaftlern und Unternehmern. Partner der anwenderinitiierten Studie zur besseren Wundversorgung der Patienten waren das Herz- und Diabeteszentrum Nordrhein-Westfalen (HDZ NRW) in Bad Oeynhausen, das Herz- und Diabeteszentrum Karlsburg, das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP) und die Greifswalder Firma neoplas med GmbH. Die wissenschaftlichen Ergebnisse wurden kürzlich im „Journal of the American Medical Association“ (JAMA Network Open) publiziert.

Land förderte KDK
Dr. Stefan Rudolph, Staatssekretär im Wirtschaftsministerium von Mecklenburg-Vorpommern, würdigte in seinem Statement die Pionierrolle des Landes MV bei der Entwicklung der Plasmamedizin. Die Grundlagen dafür, so Rudolph, wurden im INP gelegt. Das Institut gehörte weltweit zu den ersten wissenschaftlichen Einrichtungen, dessen anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung 2013 zum ersten zertifizierten Plasma-Medizinprodukt, dem Plasmajet kINPen® MED führte. Auf den Markt und damit zu den Patienten gebracht hat das Gerät eine Ausgründung des Instituts, die Firma neoplas med GmbH. Für den Vorstandsvorsitzenden und Wissenschaftlichen Direktor des INP ist das Gerät ein Paradebeispiel für erfolgreichen Technologietransfer. „Wir haben es binnen weniger Jahre von einer Idee zum fertigen Produkt am Markt geschafft, das Patienten mit chronischen Leiden erwiesenermaßen nützt. Ich freue mich, dass die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern, Gründern und den Klinikern so gut funktioniert und wir auf die Unterstützung der Politik bauen dürfen“, so Prof. Dr. Klaus-Dieter Weltmann. Um Synergieeffekte zwischen Forschung und Praxis zu fördern, wurde eigens das Kompetenzzentrum Diabetes Karlsburg eingerichtet. Das Land Mecklenburg-Vorpommern hat die Einrichtung des KDK mit 2,5 Millionen Euro gefördert. Seit 2016 arbeiten die Wissenschaftler buchstäblich am Patientenbett
Staatssekretär Rudolph betonte: „Als in Karlsburg der Grundstein gelegt wurde für den Bau des Kompetenzzentrums Diabetes Karlsburg, das die Kooperation von Forschung und Medizin weiter intensivieren sollte, galt der besseren Wundversorgung der Diabetespatienten unser Hauptaugenmerk. Ich freue mich, dass sich die Hoffnungen erfüllten.“

Das Klinikum Karlsburg war von Anfang an aufgeschlossen für die Neuentwicklung aus Greifswald. Die Plasmamedizin fand schnell Eingang in den Klinikalltag. „Wir haben als eine der ersten Kliniken in Europa Kaltplasma bei Patienten angewandt. Die Studie bestätigt unsere guten Erfahrungen aus dem klinischen Alltag. Plasma hilft effektiv bei chronischen Wunden“, erklärte Prof. Dr. Wolfgang Motz, Ärztlicher Direktor des Klinikums Karlsburg. In seinem Haus wird das Diabetische Fußsyndrom inzwischen regelmäßig mit dem kINPen® MED behandelt. „Die Krankheitsverläufe bei Patienten mit Diabetischem Fußsyndrom sind zumeist komplex und können sich über Wochen hinziehen. Eine beschleunigte Wundheilung steigert die Lebensqualität dieser Patientengruppe erheblich“, so Prof. Motz. Die Plasmabehandlung tötet nicht nur Mikroorganismen ab und bekämpft so Infektionen, sondern sie beschleunigt aktiv die Geweberegeneration.
„Wir freuen uns, dass nun auch der klinische Nachweis über den Nutzen der Kaltplasmatherapie vorliegt“, sagt Ulrike Sailer, geschäftsführende Gesellschafterin von neoplas med. „Mit diesen Daten im Rücken möchten wir nun in den Dialog mit den gesetzlichen Krankenkassen treten, damit Patienten in Deutschland möglichst bald von dieser Zukunftstechnologie profitieren können.“

62 Wundheilungen in Studie untersucht
In der klinischen Studie wurden 62 durch den diabetischen Fuß verursachte Wunden bei 43 stationär behandelten Patienten untersucht, deren Wunden nach Standardtherapie drei Wochen lang keine Heilungstendenzen zeigten. Die Patienten wurden in zwei Gruppen von je 31 Wunden randomisiert, also nach dem Zufallsprinzip unterteilt. Nach 14-tägiger Behandlung hatte sich die Wundoberfläche bei den mit Kaltplasma behandelten Wunden im Mittel um 69,5 Prozent reduziert. In der Placebo-Gruppe betrug die Reduktion 44,8 Prozent. „Der Heilungsprozess unter Therapie mit Kaltplasma war signifikant beschleunigt, was zu schnellerem Wundverschluss führte“, erklärte der Leiter der klinischen Prüfung, Prof. Dr. Diethelm Tschöpe, Direktor des Diabeteszentrums am HDZ NRW, der auch Vorsitzender des Beirates des KDK ist. Studienleiter PD Dr. Bernd Stratmann vom Diabeteszentrum in Bad Oeynhausen konstatierte zudem eine hohe Patientenverträglichkeit. Nebenwirkungen wurden nicht festgestellt. Prof. Tschöpe hob auf der Veranstaltung hervor, dass Kaltplasmabehandlungen auch gesundheitsökonomisch von Relevanz sind. Eine schnellere Wundheilung ermögliche frühere Entlassungen aus der Klinik. Die Behandlung chronischer Wunden koste das Gesundheitssystem rund 10.000 Euro pro Jahr und Patient. In Deutschland leiden etwa 900.000 Menschen an chronischen, das heißt schlecht oder gar nicht heilenden Wunden. Eine der häufigsten Ursachen chronischer Wunden ist das diabetische Fußsyndrom.

Weitere Anwendungsfelder im Visier
Es wird bereits intensiv an der Erschließung weiterer Anwendungsfelder gearbeitet, zum Beispiel in der Kardiologie und in der Krebstherapie. Staatssekretär Rudolph zeigte sich während der Veranstaltung in Karlsburg zufrieden mit der Entwicklung der Plasmamedizin in Mecklenburg-Vorpommern: „Wenn das Land die Forschung fördert, hiesige Unternehmen die Produkte zur Marktreife bringen und die Menschen in unserem Land unmittelbar von den neuen Therapien profitieren, ist das großartig. Was wir hier in der Plasmamedizin erreicht haben, ist einmalig.“ Deshalb soll die Kooperation von Forschung und Medizin in Karlsburg weiter intensiviert werden.

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Einem internationalen Forschungsteam unter Leitung der Universität Bern ist es gelungen, einen Elektrokatalysator für Wasserstoff-Brennstoffzellen zu entwickeln, der im Gegensatz zu den heute üblichen Katalysatoren ohne Kohlenstoffträger auskommt und dadurch deutlich stabiler ist. Das neue Verfahren ist industriell anwendbar und kann zur weiteren Optimierung von brennstoffzellenbetriebenen Fahrzeugen ohne CO2-Ausstoss genutzt werden.

Brennstoffzellen gewinnen als Alternative zur batteriebetriebenen Elektromobilität im Schwerverkehr an Bedeutung, insbesondere da Wasserstoff ein CO2-neutraler Energieträger ist, wenn er aus erneuerbaren Quellen gewonnen wird. Für eine effiziente Arbeitsweise benötigen Brennstoffzellen einen Elektrokatalysator, der die elektrochemische Reaktion, bei der der Strom erzeugt wird, verbessert. Die heute standardmässig dafür eingesetzten Katalysatoren aus Platin-Kobalt-Nanopartikeln besitzen gute katalytische Eigenschaften und benötigen nur so wenig wie nötig an seltenem und teurem Platin. Damit der Katalysator in der Brennstoffzelle eingesetzt werden kann, muss er über eine Oberfläche mit sehr kleinen Platin-Kobalt-Partikeln im Nanometer-Bereich verfügen, die auf ein leitfähiges Trägermaterial aus Kohlenstoff aufgetragen wird. Da die kleinen Partikel und auch der Kohlenstoff in der Brennstoffzelle Korrosion ausgesetzt sind, verliert die Zelle mit der Zeit an Effizienz und Stabilität.

Einem internationalen Team unter Leitung von Professor Matthias Arenz vom Departement für Chemie und Biochemie (DCB) der Universität Bern ist es nun gelungen, mittels eines speziellen Verfahrens einen Elektrokatalysator ohne Kohlenstoffträger herzustellen, der im Gegensatz zu bestehenden Katalysatoren aus einem dünnen Metallnetzwerk besteht und dadurch langlebiger ist. «Der von uns entwickelte Katalysator erreicht eine grosse Leistungsfähigkeit und verspricht einen stabilen Brennstoffzellenbetrieb auch bei höherer Temperatur und hoher Stromdichte» sagt Matthias Arenz. Die Resultate wurden im Fachjournal Nature Materials publiziert. Die Studie ist eine internationale Zusammenarbeit des DCB unter anderen mit der Universität Kopenhagen und dem Leibniz-Institutfür Plasmaforschung und Technologie, bei der auch die Infrastruktur der Swiss Light Source (SLS) am Paul Scherrer Institut zum Einsatz kam.

Die Brennstoffzelle – direkte Stromgewinnung ohne Verbrennung
In einer Wasserstoff-Brennstoffzelle werden Wasserstoff-Atome aufgespalten, um daraus direkt elektrischen Strom zu erzeugen. Dafür wird Wasserstoff einer Elektrode zugeführt, wo er in positiv geladene Protonen und negativ geladene Elektronen aufgespalten wird. Die Elektronen fliessen über die Elektrode ab und erzeugen ausserhalb der Zelle elektrischen Strom, der beispielsweise einen Fahrzeugmotor antreibt. Die Protonen durchqueren eine Membran, die nur für Protonen durchlässig ist, und reagieren auf der anderen Seite an einer zweiten, mit einem Katalysator (hier aus einem Platin-Kobaltlegierungsnetzwerk) beschichteten, Elektrode mit Sauerstoff aus der Luft, wodurch Wasserdampf erzeugt wird. Dieser wird über den «Auspuff» abgeführt.

Die wichtige Rolle des Elektrokatalysators
Damit die Brennstoffzelle Strom produziert, müssen beide Elektroden mit einem Katalysator beschichtet sein. Ohne Katalysator würden die chemischen Reaktionen nur sehr langsam ablaufen. Dies gilt insbesondere für die zweite, die Sauerstoffelektrode. Doch die Platin-Kobalt-Nanopartikel des Katalysators können beim Betrieb in einem Fahrzeug «zusammenschmelzen». Dies verringert die Oberfläche des Katalysators und damit die Leistungsfähigkeit der Zelle. Zudem kann der Kohlenstoff, der üblicherweise verwendet wird, um den Katalysator zu befestigen beim Einsatz im Strassenverkehr korrodieren. Dies beeinträchtigt die Lebensdauer der Brennstoffzelle und somit des Fahrzeugs. «Unsere Motivation war es daher, einen Elektrokatalysator ohne Kohlenstoffträger herzustellen, der dennoch leistungsfähig ist», erklärt Matthias Arenz. Vorherige, ähnliche Katalysatoren ohne Trägermaterial verfügten bisher immer nur über eine reduzierte Oberfläche. Weil die Grösse der Oberfläche entscheidend ist für die Aktivität des Katalysators und somit seine Leistungsfähigkeit, waren diese für den industriellen Einsatz weniger geeignet.

Technologie ist industriell einsetzbar
Die Idee konnten die Forschenden dank eines speziellen Verfahrens, der Kathodenzerstäubung («Sputtern») in die Tat umsetzen. Bei dieser Methode werden einzelne Atome eines Materials (hier Platin bzw. Kobalt) durch Beschuss mit Ionen herausgelöst (zerstäubt). Die herausgelösten gasförmigen Atome kondensieren anschliessend als haftende Schicht. «Mit dem speziellen Sputterverfahren und anschliessender Behandlung kann eine sehr poröse Struktur erreicht werden, die dem Katalysator eine grosse Oberfläche gibt und gleichzeitig selbsttragend ist. Ein Kohlenstoffträger ist somit überflüssig», so Dr. Gustav Sievers, Studien-Erstautor vom Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie.

«Diese Technologie ist industriell skalierbar und kann somit auch für grössere Produktionsvolumen beispielweise in der Fahrzeugindustrie eingesetzt werden», sagt Matthias Arenz. Mit dem Verfahren kann die Wasserstoff-Brennstoffzelle weiter für den Einsatz im Strassenverkehr optimiert werden. «Unsere Erkenntnisse sind somit von Bedeutung für die Weiterentwicklung von nachhaltiger Energienutzung, insbesondere angesichts der aktuellen Entwicklungen im Mobilitätssektor für den Schwerverkehr», sagt Arenz.

Die Studie wurde unter anderem finanziert durch den Schweizerischen Nationalfonds (SNF), das Deutsche Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und das Danish National Research Foundation Center für High-Entropy Alloy Catalysis.

Weitere Informationen sowie Kontaktangaben sehen Sie auf der folgenden Seite.

Publikation:
Sievers, Gustav W. et. al.: Self-supported Pt-CoO networks combining high specific activity with high surface area for oxygen reduction, in: Nature Materials, 24. August 2020.
https://doi.org/10.1038/s41563-020-0775-8

Kontakt:
Prof. Dr. Matthias Arenz
Departement für Chemie und Biochemie, Universität Bern
E-Mail: matthias.arenzdcb.unibech
Tel.: +41 31 631 53 84

Dr. Gustav Sievers
Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V.
E-Mail: sieversinp-greifswaldde
Tel.: +49(0) 3834 554 3861

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Der neue Elektrokatalysator für Wasserstoff-Brennstoffzellen besteht aus einem dünnen Platin-Kobaltlegierungsnetzwerk und kommt im Gegensatz zu den heute üblichen Katalysatoren ohne Kohlenstoffträger aus.

Greifswald, 22.07.2020. Prof. Thomas von Woedtke wurde auf der letzten Kuratoriumssitzung im Juni in den Vorstand des Leibniz-Instituts für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP) berufen.

Der Leiter des Forschungsschwerpunktes Plasmamedizin, Prof. Thomas von Woedtke, wurde durch die Kuratoriumsmitglieder im Juni einstimmig als neues Vorstandsmitglied gewählt. „Mit der Berufung von Prof. v. Woedtke wird die interdisziplinäre wissenschaftliche Basis im Vorstand gestärkt“, freut sich Prof. Klaus-Dieter Weltmann, Vorstandsvorsitzender und wissenschaftlicher Direktor des INP. Der Greifswalder Pharmazeut vervollständigt mit seinem Amtsantritt neben Prof. Klaus-Dieter Weltmann, Prof. Dirk Uhrlandt und Jens Berger das vierköpfige Führungsteam des Greifswalder Leibniz-Instituts. Besondere Schwerpunkte seiner vorerst fünfjährigen Amtszeit werden die Nachwuchs- und Forschungsförderung, die Öffentlichkeitsarbeit, sowie die wissenschaftlich-operative Tätigkeit sein. „Ich freue mich sehr auf die neue Aufgabe und die Herausforderung, gemeinsam mit den Kolleginnen und Kollegen die Arbeiten in den einzelnen Bereichen zu unterstützen und voranzubringen“, erklärt Prof. v. Woedtke.

Zugleich verabschiedet der Vorstand Frau Mag. Nadja Dahlhaus, die sich mit dem Ende ihrer Amtszeit neuen Aufgaben im Bereich der Öffentlichkeitsarbeit am INP widmet. „Wir danken Frau Dahlhaus sehr herzlich für ihre langjährige, intensive und zuverlässige Mitarbeit im Vorstand. Besonders im Bereich der Administration, haben wir, dank ihres Einsatzes, neue Wege einschlagen können und verlieren mit ihr im Vorstand eine geschätzte und loyale Partnerin“ so Prof. Weltmann.

Prof. von Woedtke arbeitet seit fünfzehn Jahren am INP. Seit 2008 ist er Wissenschaftlicher Leiter des Forschungsschwerpunktes Plasmamedizin. 2011 übernahm er zudem die weltweit erste Professur für Plasmamedizin an der Universitätsmedizin Greifswald. Im Rahmen seiner Forschungstätigkeit untersucht Prof. von Woedtke hauptsächlich die "in vitro"-Effekte von physikalischem Plasma auf Flüssigkeiten, Organismen und Zellen, um damit therapeutische Anwendungen wissenschaftlich vorzubereiten und zu begleiten. Wesentliches Ziel dieser Arbeiten ist die immer bessere Charakterisierung und Steuerung der physikalischen Eigenschaften kalter Atmosphärendruckplasmen in Wechselwirkung mit lebenden Systemen, um Plasmageräte für medizinische Anwendungen neu zu konzipieren, zu optimieren und damit neue Anwendungsgebiete zu erschließen.

 

Über das INP Greifswald:

Am Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP), der größten außeruniversitären Forschungseinrichtung für Niedertemperaturplasmen in Europa, forschen rund 200 Mitarbeitende an plasmagestützten Verfahren und Technologien, die zur Beschichtung von Oberflächen, Dekontamination von Lebensmitteln, Reinigung von Abwasser und Abluft, aber auch in der Medizinbranche und der Elektrotechnik eingesetzt werden können. Das Institut betreibt anwendungsorientierte Grundlagenforschung und bietet seinen Wirtschaftspartnern, neben kundenspezifischen Lösungen, auch Serviceleistungen wie Machbarkeitsstudien und Beratungen an. Viele der am INP erarbeiteten Innovationen führten bereits zur Entwicklung marktfähiger Produkte und Dienstleistungen. Das INP fördert zudem aktiv die Aus- und Weiterbildung wissenschaftlicher und technischer Nachwuchskräfte im Bereich der Niedertemperaturplasmaphysik im Zusammenwirken mit Hochschulen, Forschungseinrichtungen und der Industrie. Es ist als gemeinnütziger Verein organisiert und gehört seit seiner Gründung der Leibniz-Gemeinschaft (www.leibniz-gemeinschaft.de) an.

Was ist Plasma:

Plasmen begegnen uns täglich, auch wenn wir uns dessen kaum bewusst sind. Ungefähr 90% der sichtbaren Materie des Weltalls befindet sich im Plasmazustand. Es ist nach fest, flüssig und gasförmig der vierte Aggregatzustand, den Materie annehmen kann. Das elektrisch leitfähige Teilchengemisch aus Atomen, Ionen, Elektronen und Molekülen entsteht dann, wenn einem neutralen Gas weiter Energie zugeführt wird. Es beginnt zu leuchten. Dieses natürliche Phänomen begegnet uns in der Natur in Form der Sonne, den Blitzen und der Polarlichter.

 

Für weitere Informationen:

Charlotte Giese
Kommunikation / Öffentlichkeitsarbeit
Tel.: +49 3834 554 3897
charlotte.gieseinp-greifswaldde
www.leibnz-inp.de

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Vorstand des Leibniz-Instituts für Plasmaforschung und Technologie (INP): Jens Berger, Prof. Dr. Klaus-Dieter Weltmann, Prof. Dr. Thomas von Woedtke, Prof. Dr. Dirk Uhrlandt (v.l.n.r.)

Greifswald, 18.06.2020. Mit dem Forschungsprojekt „H2BS - Neuartige Barriereschichten für kostengünstige sowie hochfeste Stähle der Wasserstofftechnologie“ werden neue Impulse in der Wasserstofftechnologie gesetzt. Gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum Geesthacht – Zentrum für Material- und Küstenforschung (HZG) und dem Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) in Düsseldorf, forscht das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP) Greifswald an neuartigen Wasserstoffbarriereschichten für den Einsatz auf kostengünstigen bzw. hochfesten Stählen.

Wasserstoff ist einer der Hauptakteure der Energiewende. Die Möglichkeit, ihn aus Wasser und regenerativen Energiequellen, wie Wind und Solar, mit Hilfe von Elektrolyseuren zu erzeugen, macht ihn zum idealen grünen Energiespeicher. Wasserstoff kann zudem anteilig im bestehenden Gasnetz gespeichert und verteilt werden. Als Kraftstoff für emissionsfreie Brennstoffzellen-Fahrzeuge ist Wasserstoff aus der Mobilität der Zukunft bereits nicht mehr wegzudenken. Auf Grund seiner relativ geringen Energiedichte muss Wasserstoff in gasförmiger Form unter hohem Druck oder flüssig gespeichert und transportiert werden. Um Wasserstoff als Energieträger der Zukunft zu etablieren, bedarf es demnach innovativer Lösungen zur sicheren und effizienten Speicherung und Handhabung unter den genannten Bedingungen. Sichere, volumeneffiziente, leichtgewichtige und kostengünstige Lösungsansätze werden hierfür benötigt.

In bestehenden Tanks, Leitungen und Armaturen werden vorwiegend hochlegierte Stähle, Kohlenstoff- oder Polymer-basierte Stoffe verwendet. Diese sind jedoch entweder kostspielig oder durchlässig und mit hohen Verlustraten des Kraftstoffs verbunden. Kostengünstigere Stähle unterliegen dem Phänomen der Wasserstoff-bedingten Korrosion. Dabei dringt Wasserstoff in die Stahl-Struktur ein und führt zur Versprödung des Materials und Rissbildung. Damit sind diese zur Speicherung von Wasserstoff derzeit noch ungeeignet. Genau da setzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der drei Forschungseinrichtungen an. Über einen Zeitraum von 24 Monaten arbeiten sie gemeinsam an der Entwicklung von Plasmaverfahren für die Erzeugung sogenannter Barriereschichten, die das Eindringen von Wasserstoff in die Stahloberfläche verhindern sollen. Bei erfolgreichem Verlauf können damit zukünftig kostengünstigere Stähle, welche bislang nicht für die Wasserstofftechnologie in Betracht gezogen wurden, zur Herstellung von Wasserstofftanks und anderen Komponenten für die Wasserstoffinfrastruktur verwendet und somit preiswertere Systeme für mobile und stationäre Anwendungen von Wasserstoff ermöglicht werden.

Das INP entwickelt im Rahmen des Projektes Vakuum- und Atmosphärendruck-basierte Plasmaverfahren zur Beschichtung und Behandlung der Oberfläche. „Herausforderung ist es, eine Beschichtung mit den für die Wasserstoffspeicherung erforderlichen Eigenschaften zu schaffen“ erklärt Projektleiterin Dr. Angela Kruth, Leiterin der Forschungsgruppe „Materialien für die Energietechnik“ am INP. Das Ergebnis müsse „den signifikanten Anforderungen wie extremen Druckbereichen standhalten, unter welchen Wasserstoff heutzutage zum Beispiel in der Mobilität eingesetzt wird“. In Untersuchungen auf der Basis von hochmodernen Strukturanalysen mittels Elektronenmikroskopie des MPIE in Düsseldorf werden erste Ergebnisse der Barrierebeschichtung bereits auf atomarer Skale sichtbar. Die Stabilität des Stahls wird dann vor und nach der Wasserstoff-Speicherung in mikromechanischen Tests am MPIE und unter den Bedingungen der Wasserstoff-Speicherung in Hochdruck-Permeationsmessungen am HZG näher untersucht.   

Spezieller Fokus der gemeinsamen Forschungsarbeit liegt auf der Speicherung von Wasserstoff in Metallhydriden - einer vielversprechenden Alternative zu Hochdruck- und Kältetanks. Dabei kann durch die Verbindung von Metallen mit Wasserstoff, den sogenannten Metallhydriden, eine erstaunliche Menge des Gases aufgenommen werden, sodass bei einem gleich großen Behälter doppelt so viel Wasserstoff gespeichert werden kann. Das Helmholtz-Zentrum in Geesthacht ist führend auf dem Gebiet der Metallhydrid-Entwicklung. Im Hydrogen Technology Centre des HZG kann die Wirksamkeit der Beschichtung gegenüber der Versprödung unter realen Bedingungen getestet und evaluiert werden.

„Wir freuen uns mit diesem interdisziplinären Experten-Verbund neue Wege für die Wasserstofftechnologie zu eröffnen“, so Dr. Kruth. Am Ende des Projektes sollen die Grundlagen für einen Beschichtungsprozess zur Erzeugung von Barriereschichten mit definierten Eigenschaften vorliegen, welche die verschiedenen Stahlwerkstoffe, entsprechend der geplanten Einsatzbedingungen, ausreichend gegen die Ein- und Hindurchdiffusion des Wasserstoffs schützen und somit deren Versprödung erfolgreich verhindern. In einem Folgeprojekt sollen dann diese Beschichtungstechnologien für konkrete, reale Bauteile der Wasserstofftechnologie, sowohl für stationäre Speichertanks als auch für die maritime Mobilität und weitere Wasserstoffanlagen, optimiert werden.

Das Projekt wird durch einen Industrieausschuss mit Experten aus der Automobilbranche und dem Maschinenbau begleitet und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

Wissenschaftliche Ansprechpartner am INP:
Dr. Angela Kruth, Projektleitung
Tel.: +49 3834 554 3860
E-Mail: angela.kruthinp-greifswaldde

Ansprechpartner am MPIE:
Prof. Dr. Christina Scheu
Tel.: +49 211 6792 720
E-Mail: scheumpiede           

Prof. Dr. Gerhard Dehm
Tel.: +49 211 6792 217
E-Mail: dehmmpiede

Ansprechpartner am HZG:
Dr. Klaus Taube
Tel.: +49 4152 87 25 41
E-Mail: klaus.taubehzgde

 

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Dr. Angela Kruth, Prof. Klaus-Dieter Weltmann, Uwe Lindemann und Dr. Marcel Wetegrove (v.l.n.r.) mit Stahlwerkstoff für die zukünftige H2-Infrastuktur.

12. Mai 2020

WIR!-Bündnis „biogeniV – Regionales Netzwerk im östlichen Mecklenburg- Vorpommern wird bei der Entwicklung innovativer Konzepte unterstützt

Die Hansestadt Anklam, die Suiker Unie GmbH & Co. KG und das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie Greifswald haben sich als Bündnis erfolgreich um die Förderung einer Konzeptphase im Rahmen des Programms „WIR! – Wandel durch Innovation in der Region“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) beworben. Insgesamt sind 130 Antragsskizzen beim BMBF eingegangen.
Das WIR!-Bündnis „biogeniV - Verwertung biogener Reststoffe im östlichen Mecklenburg-Vorpommern“ ist eines der 44 ausgewählten Bündnisse, die zur Förderung einer neun monatigen Konzeptphase vorgeschlagen wurden.
Ziel ist es, ein möglichst umfangreiches Netzwerk an Partnern zu bilden vor dem Hintergrund, die stoffliche und chemische Verarbeitung von biologischem CO2 und anderen Reststoffen aus z.B. Biogas- und Bioethanolanlagen mit neuen Verfahren zu verbessern. So soll eine nachhaltige regionale Kreislaufwirtschaft befördert und neue Technologien aufgebaut und etabliert werden. Während der Konzeptphase soll dabei das breit aufgestellte, interdisziplinäre und branchenübergreifende Bündnis gestärkt werden, um die wissenschaftlichen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Innovationspotenziale des Themas im östlichen Mecklenburg-Vorpommern nutzbar zu machen. Wichtige Aspekte sind dabei die Erhöhung der Wertschöpfung, die Stärkung und nachhaltige Entwicklung der Wirtschaft und des Arbeitsmarktes in der Region. Dafür erarbeitet das Bündnis in der Konzeptphase eine innovative Umsetzungsstrategie, das WIR!-Konzept. Sie soll am 1. September 2020 starten.
Die Konzeptphase wird mit 250.000 Euro gefördert. Bei einem erfolgreichen Abschluss mit einem überzeugendem WIR!-Konzept werden weitere Zuwendungen in Aussicht gestellt. In dieser Umsetzungsphase können innerhalb von 6 Jahren die im Konzept entwickelten Maßnahmen und Projekte mit mehreren Millionen Euro gefördert werden.

Weitere Informationen zur WIR! Förderung:
https://www.bmbf.de/foerderungen/bekanntmachung-2698.html
https://www.innovation-strukturwandel.de/de/wir---wandel-durch-innovation-in-der-region-2061.html

Ansprechpartner im WIR!-Vorhaben bei der Hansestadt Anklam:
Dr. Juliane Brust-Möbius Klimaschutzmanagement
Fachbereich 1 - Bau- und Stadtentwicklung Burgstraße 15, 17389 Anklam
Telefon: 03971 835 210
E-Mail: j.brust-moebius@anklam.de

28. April 2020

INP erhält Zusage für die Leitung des 4 Mio € EU-Vorhaben HiPowAR

In der Beantragung des Horizon2020 FETPROACT-EIC-05-2019 "Emerging Paradigms and Communities" - Breakthrough zero-emissions energy generation for full decarbonization waren die Partner des CAMPFIRE Konsortiums erfolgreich und haben sich unter 78 Anträgen den Zuschlag gesichert. Das INP erhält damit die Zusage, das 4 Mio € EU-Vorhaben zu koordinieren. In HiPowAR entwickeln das Zentrum für BrennstoffzellenTechnik, das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme und das INP zusammen mit Partnern aus Schweden, Italien und Tschechien einen neuen Membran-Reaktor für die effiziente Energieerzeugung aus Ammoniak. Das Vorhaben fokussiert einen Durchbruch in der direkten Wandlung von Ammoniak in Energie. Ebendies treibt die Akzeptanz von Ammoniak als synthetischer Kraftstoff ohne CO2-Emissionen beträchtlich voran. Der durch die CAMPFIRE Partner entwickelte Membranreaktor basiert auf einer MIEC (Mixed Ionic Electronic Conductor) Membran und erreicht im Vergleich zu Verbrennungskraftmaschinen und Dampferzeugern höhere Effizienzen in der Energiewandlung.

Koordinatorin:
Diana Albrecht
Tel.: +49(0) 3834 554 3814
diana.albrechtinp-greifswaldde

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Angela Kruth
Tel.: +49(0) 3834 554 3860
angela.kruthinp-greifswaldde

Das EU-Vorhaben HiPowAR ist aus dem CAMPFIRE-Bündnis entstanden. Das CAMPFIRE-Bündnis in der Region Nord-Ost verfolgt die Entwicklung eines neuen Innovationsfeldes für die dezentrale Erzeugung von Ammoniak aus erneuerbaren Energien und dessen Verwertung als innovativer Energieträger für eine emissionsfreie maritime Mobilität. Weitere Informationen dazu finden Sie unter: CAMPFIRE.

 

22. April 2020

Revolutionäres Händedesinfektionssystem für öffentliche Orte

Greifswalder Forscher des Leibniz-Institutes für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP) entwickeln neuartiges Desinfektionsmittel und präsentieren Pilotanlage zur Händedesinfektion.

Im Zuge der Corona Pandemie gewinnt ein neuartiges Desinfektionsverfahren der Firma Nebula Biocides GmbH, einer Ausgründung des Leibniz-Institutes für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP), zunehmend an Bedeutung. Die erste Pilotanlage wurde gestern im Rahmen eines Testlaufs im Einkaufszentrum Elisen Park in Greifswald präsentiert.

„Seit 2016 erforschen wir einen hochwirksamen Desinfektionswirkstoff, der innerhalb von 30 Sekunden sowohl gegen hartnäckige Bakteriensporen als auch gegen widerstandsfähige Viren wirkt“ erklären Dr. Jörn Winter und Dr. Ansgar Schmidt-Bleker, Forscher am INP und Geschäftsführer der Nebula Biocides GmbH. „Auf Basis dieses Verfahrens arbeiten wir an einer neuartigen Desinfektionsanlage, die Händedesinfektionen an hochfrequentierten Orten wie z.B. an Bahnhöfen, Flughäfen, Schulen oder auch Krankenhäusern erlaubt“ so die beiden Forscher. Das Spendersystem ist speziell für öffentliche Orte konzipiert an denen sich viele Menschen begegnen. „Die Gesundheit und der Schutz unserer Kunden stehen für uns immer an erster Stelle. Gerade in der aktuellen Situation ist die Hygiene natürlich immens wichtig und seit dieser Woche dürfen auch bei uns im Elisen Park Greifswald wieder einige Geschäfte mehr öffnen. Daher freuen wir uns besonders, dass wir unseren Kunden gerade jetzt diese innovative Desinfektionsmethode vorstellen können“, so Karin Rüdiger, Center Managerin des Elisen Park. Bereits mit der Pilotanlage können sich 18 Personen gleichzeitig die Hände desinfizieren. Die Desinfektionsanlage ist modular aufgebaut und arbeitet bis auf Wasserzufuhr autark. Der Wirkstoff wird direkt im Gerät aus Konzentraten erzeugt. So können mit einer einzigen Konzentrat-Befüllung ca. 1 Million Händedesinfektionen durchgeführt werden. Das Verfahren ist also ideal für alle Standorte mit hohem Publikumsverkehr.

Bisherige Desinfektionsmittel basieren meist auf Alkohol, sind teuer und leicht entzündlich. Außerdem sind Standard-Desinfektionsspender wartungsintensiv und nicht vor Vandalismus geschützt. Das Zwei-Komponenten-Desinfektionssystem „Sporosan“ der Nebula Biocides GmbH ist nicht nur wirksam gegen alle Krankheitserreger, sondern mit ca. 10 Cent pro Liter auch noch äußerst kostengünstig. Dies ist 100-mal preiswerter als der aktuelle Literpreis für alkoholbasierte Händedesinfektionsmittel. Außerdem basiert das neuartige Desinfektionsmittel auf Wasser und ist im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungen nicht entflammbar. Die Wirkstoffe zerfallen nach der Händedesinfektion zu Wasser und natürlichen Rückständen, sind somit vollständig biologisch abbaubar. Ein besonderer Clou dieses schnellen Zerfalls: Der Diebstahl des Wirkstoffs, wie in letzter Zeit häufig in Krankenhäusern und anderen öffentlichen Einrichtungen beobachtet, ist dadurch unmöglich.

In jahrelangen Voruntersuchungen des INP sowie der Nebula Biocides GmbH wurde die Wirksamkeit, die grundsätzliche Verträglichkeit sowie die Sicherheit des Verfahrens in akkreditierten Laboren bereits bestätigt - zugelassen ist das Verfahren aber noch nicht. „Bereits Anfang 2019 haben wir eine Anfrage für ein Vorgespräch bei der zuständigen Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) gestellt“ berichtet Dr. Schmidt-Bleker. Die BAuA teilte jedoch mit, dass sie „die Bewertung aufgrund begrenzter Kapazitäten nicht übernehmen kann“.

Aktuell wird in enger Zusammenarbeit mit den zuständigen Landesministerien geprüft, wie das Desinfektionssystem möglichst schnell der Bevölkerung zur Verfügung gestellt werden kann. Dazu müsste das Zulassungsverfahren zügig losgetreten oder eine Sondergenehmigung erteilt werden. Bis es soweit ist, lässt sich die Desinfektionsanlage auch mit herkömmlichen Mitteln betreiben. „Das ist längst nicht so effizient und kostengünstig wie mit unserem Wirkstoff, aber schon mal ein wichtiger Schritt für die Hygiene an öffentlichen Orten“ so Dr. Jörn Winter. Die Gründer hoffen, dass die Desinfektionsanlage möglichst bald in Serie gehen kann und damit der Eindämmung der aktuellen Corona-Pandemie dient.

Die Entwicklung des Spendersystems wurde im Rahmen des Ideenwettbewerbs Gesundheitswirtschaft des Landes Mecklenburg-Vorpommern gefördert. Weitere Unterstützer sind die Firmen BSG Sondermaschinenbau GmbH und Formitas AG, die Hygiene-Institute Dr. Brill + Partner GmbH und Hygiene Nord GmbH sowie die Witeno GmbH.

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Jörn Winter - Leitung Gruppe Plasmaquellen
Tel.: +49 3834 - 554 3867
winter@inp-greifswald.de
www.leibniz-inp.de

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(v.l.n.r.) Die Geschäftsführer der Nebula Biocides GmbH, Dr. Ansgar Schmidt-Bleker und Dr. Jörn Winter testen gemeinsam mit Prof. Weltmann, Direktor des INP das Händedesinfektionssystem "Sporosan".

27. Februar 2020

CAMPFIRE Partner-Workshop Elektrokeramische Dünnschicht

Die Partner der Produktkategorie Dünnschichten führten am 27. Februar den ersten PK1 Workshop der Umsetzungsphase durch. Als Gäste des Workshops durften wir namhafte Wissenschaftler aus ganz Deutschland mit weltführenden Experten auf den Fachgebieten der keramischen Materialien, Membranen und Katalyse begrüßen. Unser ganz besonderer Dank gilt Professor Dr. Jürgen Caro, Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie an der Leibniz Universität Hannover, Dr. Theodor Schneller, Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik II an der RWTH Aachen, Dr. Ralf Kriegel, Hochtemperaturseparation und Katalyse am Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme, Dr. Mariya Ivanova Arbeitsgruppe Gastrennmembranen am Forschungszentrum Jülich sowie Dr.-Ing. Christian Vedder, Dünnschichtprozesstechnik am Thin Film Processing am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT für die wegweisenden Impulsvorträge und wichtigen Input für die Umsetzung der Campfire-Vorhaben. Am Nachmittag fand ein spannendes Brainstorming und Austausch von Ideen für die Weiterentwicklung der Dünnschichtbasierten Technologien für die Erzeugung und Nutzung von Ammoniak statt. Wir freuen uns auf die zukünftigen Projekte und die neuen Partnerschaften zur Umsetzung unserer Vision.

 

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24. Februar 2020

Emissionsfrei auf Ryck und Bodden

Am 24. Februar fand am INP ein durch CAMPFIRE und die Universitäts- und Hansestadt Greifswald organisiertes Auftakttreffen für eine neue regionale grüne Fährverbindung statt. Vor dem Hintergrund der Fortschreibung des Tourismuskonzeptes in der Küstenregion ist es Bestreben der Teilnehmer, eine emissionsfreie Schiffsverbindung zwischen Museumshafen Greifswald, dem ehemaligen Fischerdorf Wieck und dem Schloss Ludwigsburg einzurichten. Dabei gilt es, eine Fährstrecke von ca. 5 km entlang des Flusses Ryck sowie von ca. 3 km über die Dänische Wieck des Greifswalder Boddens in Zukunft emissionsfrei zu befahren. Wichtige Impulse zur Umsetzung einer Fährverbindung mittels Brennstoffzellen und Wasserstoff wurden den Partnern von Herrn Professor Dr.-Ing. Gerd Holbach vom Institut für Land- und Seeverkehr - Bereich Schiffs- und Meerestechnik an der Technischen Universität Berlin, gesetzt. Wir danken Professor Holbach sowie allen weiteren Teilnehmern am Meeting für die inspirierenden Diskussionen und freuen uns auf die weitere Zusammenarbeit.

 

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04. Februar 2020

Grundsteinlegung für das neue Zentrum für Life Science und Plasmatechnologie

Im Beisein von Bundeskanzlerin Angela Merkel, dem Minister für Wirtschaft, Arbeit und Gesundheit Harry Glawe und Oberbürgermeister der Stadt Greifswald Dr. Stefan Fassbinder wurde der symbolische Grundstein für das neue Zentrum für Life Science und Plasmatechnologie gelegt.

„Mit dem Vorhaben werden die Voraussetzungen für noch mehr Forschung und Entwicklung in der Hansestadt gelegt“, betonte Wirtschaftsminister Glawe. Die Bundeskanzlerin bezeichnete Greifswald in Ihrer Rede als „Juwel im Bereich der Pharmakologie, der Life-Science und Plasmatechnologie“ und unterstrich, dass der Norden vorne mit dabei sei, wenn es um das Thema Wissenschaft und Forschung geht.

In dem Gebäude wird ein fachspezifisches Forschungs-, Dienstleistungs- und Gründerzentrum entstehen. Es bietet auf 5500qm Platz für über 200 neue Arbeitsmöglichkeiten.

Bereits 2022 soll das Life Science Zentrum in Betrieb genommen werden. Wir freuen uns sehr über den Ausbau der Stadt Greifswald als Standort für Plasmatechnologien und die dadurch entstehenden neuen Möglichkeiten.

Der NDR war mit einem Team dabei und hat den Moment festgehalten.

 

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Die symbolische Grundsteinlegung im Beisein von Bundeskanzlerin Angela Merkel, dem Minister für Wirtschaft, Arbeit und Gesundheit Harry Glawe und Oberbürgermeister der Stadt Greifswald Dr. Stefan Fassbinder.
 

Kontakt

Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V.
Felix-Hausdorff-Str. 2
17489 Greifswald

Charlotte Giese
Kommunikation, Öffentlichskeitsarbeit

Tel.: +49 3834 - 554 3897
Mobil:  +49 162 655 0487
Fax: +49 3834 - 554 301

charlotte.giese@inp-greifswald.de
www.leibniz-inp.de

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