Archiv
Memory-Effekt nun auch bei Lithiumionen-Batterien nachgewiesen
Lithiumionen-Batterien dienen als leistungsstarke Energiespeicher in vielen kommerziellen Elektronikgeräten. Sie können viel Energie auf kleinem Raum und bei relativ geringem Gewicht fassen, so viel steht fest. Zudem eilt ihnen der gute Ruf voraus, keinen Memory-Effekt aufzuweisen. Darunter verstehen Fachleute eine Abweichung der Arbeitsspannung der Batterie, die bei unvollständigem Laden bzw. Entladen auftritt und dazu führen kann, dass die gespeicherte Energie nur teilweise nutzbar und der Ladezustand der Batterie nicht zuverlässig abzuschätzen ist. Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI haben nun, zusammen mit Kollegen des Toyota-Forschungslabors in Japan, bei einem weit verbreiteten Typ der Lithiumionen-Batterie doch einen Memory-Effekt entdeckt. Besonders hohe Relevanz besitzt der Fund im Hinblick auf den bevorstehenden Einzug der Lithiumionen-Batterien in den Elektromobilitätsmarkt. Die Arbeit erschien heute in der Fachzeitschrift Nature Materials
Der goldene Weg, schädliche Abgase im Auspuff zu ersticken
Abgase aus der Dieselverbrennung werden mit Hilfe einer wässrigen Lösung aus Harnstoff von schädlichen Stickstoffoxiden befreit. Das ist der Stand der Technik. Der Harnstoff zerfällt dabei zu Ammoniak und dieser wiederum reduziert die Stickoxide zu harmlosem Stickstoff. Die Harnstofflösung kann jedoch unerwünschte feste Rückstände bilden und zudem bei strenger Kälte gefrieren. Nun haben Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI einen Katalysator entwickelt, mit dem bessere Reduktionsmittel als Harnstoff für die Stickoxidverminderung genutzt werden können.
Röntgen-Laser: Auf dem Weg zur Strukturbestimmung von Nanoteilchen
An Freie-Elektronen-Röntgen-Lasern wie dem zukünftigen SwissFEL des Paul Scherrer Instituts PSI sollen unter anderem die Strukturen von komplexen Nanoteilchen bis hin zu Biomolekülen untersucht werden. Dabei ist nicht nur die eigentliche Messung eine Herausforderung, sondern auch die Rekonstruktion der Struktur aus den Messdaten. Forscher des PSI haben nun einen optimierten mathematischen Weg aufgezeigt, wie man aus so gewonnen Messdaten eine deutlich bessere Auflösung bei der Bestimmung der Struktur eines einzelnen Teilchens erhält. Das Verfahren wurde an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz des PSI erfolgreich getestet.
Motorenöl hinter Metall beobachten
Am liebsten würden sie durch das Metallgehäuse der Kupplung hindurchsehen, die Entwickler der Firma LuK (D). Sie möchten beobachten, wie sich das Öl verteilt, das die Kupplung schmiert und kühlt. Eine transparente Scheibe ist aber rasch verschmutzt und Röntgenstrahlen zeigen nur das Metall. Die Ingenieure wandten sich deshalb an die Wissenschaftler des Paul Scherrer Instituts, die mit Neutronen das Metall durchleuchteten und das Schmieröl sichtbar machten. Vom Resultat waren alle überrascht: Nur drei von acht Lamellen waren ausreichend geschmiert.
Von Methan zu Methanol- oder wie man die Fackeln der Verschwendung löscht
In aus dem Weltraum aufgenommenen Nachtfotos sind die grossen Metropolen der Erde an der Flut ihrer öffentlichen Beleuchtung leicht zu erkennen. Wohl nur das geübte Auge kann da jedoch nebst New York oder Tokyo auch den Standort mancher Erdölförderbrunnen ausmachen. Das Licht stammt in diesem Fall primär aus der Verbrennung von Methan. Diese Verschwendung eines energiereichen Gases hat gravierende ökonomische und ökologische Folgen. PSI-Forschende sind auf der Suche nach einer Lösung: die Umwandlung von Methan zum flüssigen Energieträger Methanol
Szenarien für den Umbau des Schweizer Stromsystems
Mit ihrem eigens für den Schweizer Stromsektor angepassten Modell STEM-E haben Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI verschiedene Szenarien der zukünftigen Schweizer Stromversorgung analysiert. Sie kommen zu dem Schluss, dass jede Alternative zur heutigen Stromversorgung mit zusätzlichen Systemkosten, mit Risiken und Chancen verbunden sein wird. Auch Nachaltigkeitsziele wie der Klimaschutz und die Unabhängigkeit vom Ausland bei der Stromversorgung der Schweiz könnten Abstriche erleiden. Zudem deutet die Analyse der PSI-Wissenschaftler darauf hin, dass die Stromerzeugungskosten bis 2050 wahrscheinlich um mindestens 50 Prozent steigen werden.
Vorteile des SwissFEL: warum Laser?
Der SwissFEL wird sehr kurze und sehr intensive Blitze aus Röntgenlicht mit Lasereigenschaften erzeugen. Die Lasereigenschaft macht das Licht besonders intensiv und ermöglicht es, den genauen Aufbau von Molekülen zu gewinnen, von denen man mit normalem Licht höchstens ein verschwommenes Bild bekäme.
Eine neue Generation von Lithium-Batterien rückt der industriellen Umsetzung näher
Lithiumionen-Batterien stellen heute eine der besten Technologien für elektrochemische Energiespeicherung dar. Sie weisen eine hohe Energiedichte bzw. spezifische Energie auf und eine genügend lange Lebensdauer für den Einsatz in Mikroelektronikgeräten und Autos. Der kommerzielle Aufstieg der Li-Ionen-Batterien in den letzten zwei Jahrzehnten ist eindrücklich. Doch Verbesserungen sind immer noch möglich, und daran arbeiten auch Forscher am Paul Scherrer Institut PSI. Gleichwohl ist das Potenzial der Li-Ionen-Batterie chemisch begrenzt: Eine noch höhere Energiedichte, kritisch vor allem für die Elektromobilität , wird nur durch den Einsatz anderer, neuer Batterietypen erreichbar sein.
Freie Bahn für den SwissFEL
Mit der Vorlage aller erforderlichen Bewilligungen fällt der Startschuss für den Bau des SwissFEL, der neuen Grossanlage des Paul Scherrer Instituts PSI.
Die grossen Unbekannten bei Eis und Schnee
Bei etwas so scheinbar Alltäglichem wie Eis und Schnee gibt es noch eine lange Liste unerforschter Phänomene. Thorsten Bartels-Rausch sucht Antworten auf die grossen offenen Fragen auf molekularer Ebene und hat soeben in der Fachzeitschrift Nature diese Fragen kommentiert.
PSI-Forscher untersuchen Wege zu einem nachhaltigen Schweizer Stromsystem
Mit der Energiestrategie 2050 des Bundes steht die Schweiz vor einem radikalen Umbau ihres Energiesystems. Besonders die Versorgung mit Strom stellt eine Herausforderung dar. Um herauszufinden, welche natürlichen Ressourcen und Technologien sich für diesen Wandel am besten eignen, haben Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI ein Modell kreiert, mit dem sie sowohl langfristige Entwicklungen als auch saisonale und tageszeitliche Schwankungen des Strombedarfs unter die Lupe nehmen.
Alles im Fluss – Neue Einblicke in das Verhalten von Fluiden in porösem Gestein
Computertomografische Untersuchungen erlauben es erstmals, den Fluss von Öl und Wasser direkt im Gestein zu beobachten à in 3D und mit bisher unerreichter zeitlicher Auflösung. Der neue Ansatz und die daraus gewonnenen Informationen helfen besser zu verstehen, wie sich verschiedene Flüssigkeiten gegenseitig in porösen Materialien verdrängen können.
Baurechtsvertrag unterzeichnet
Im Würenlinger Wald entsteht in unmittelbarer Nähe des Paul Scherrer Instituts PSI die neue Grossanlage SwissFEL. Heute wurde mit der Ortsbürgergemeinde Würenlingen der Baurechtsvertrag unterzeichnet.
Forschen am SwissFEL: Bausteine des Lebens durchschauen
Experimente am SwissFEL werden helfen, wesentliche Lebensprozesse zu verstehen. Sie werden zeigen, wie lebenswichtige Biomoleküle aufgebaut sind, deren Struktur mit heutigen Methoden nicht bestimmt werden kann. Und sie werden zeigen, wie sich die Form der Moleküle verändert. Die Erkenntnisse werden helfen, Krankheiten zu verstehen und Medikamente zu entwickeln.
Einblick in die Schaltzentralen der Zellkommunikation
Zahlreiche Prozesse in unserem Körper wie das Sehen, Riechen oder Schmecken werden durch eine wichtige Familie von Sensoren auf der Oberfläche von Zellen bewerkstelligt, die man G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR) nennt. Forscher haben nun die bislang bekannten räumlichen Strukturen von GPC-Rezeptoren verglichen und ein stabilisierendes Gerüst von feinen Verstrebungen entdeckt, das charakteristisch ist für die Architektur der gesamten GPCR-Familie. Das Wissen um diese im Lauf der Evolution konservierten Baumerkmale kann für die Entwicklung neuer Medikamente von erheblichem Nutzen sein.
Vom Nadelloch zum plötzlichen Tod: Wie Brennstoffzellen altern
Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI haben wertvolle Einblicke in einen der häufigsten Alterungsmechanismen der Kunststoffmembran in Wasserstoff-Brennstoffzellen erhalten. Die Robustheit dieser Membran ist für die Lebensdauer der Brennstoffzellen mitbestimmend. Die neuen Erkenntnisse könnten deshalb zu langlebigeren Zellen führen und somit eine der grössten Herausforderungen bei der Kommerzialisierung dieser sauberen Energiewandler aus dem Weg räumen.
Supraleiter überraschen mit verblüffenden Eigenschaften
Wissenschaftler des Paul Scherrer Instituts haben zusammen mit chinesischen und deutschen Forscherkollegen neue Erkenntnisse zu einer Klasse von Hochtemperatur-Supraleitern gewonnen. Die experimentellen Ergebnisse aus der Grundlagenforschung deuten darauf hin, dass magnetische Wechselwirkungen für das Phänomen der Hochtemperatur-Supraleitung von zentraler Bedeutung sind. Dieses Wissen könnte in Zukunft dazu beitragen, Supraleiter mit besseren technischen Eigenschaften zu entwickeln.
Joint Venture im Bereich Bioenergie und Ressourceneffizienz: PSI und FHNW gründen gemeinsames Institut
Anfangs 2013 erfolgte die Gründung des Instituts für Biomasse und Ressourceneffizienz durch die beiden Institutionen PSI und FHNW. Dieses Institut will schweizweit erstmalig die Ressourceneffizienz gleichzeitig von der Energie- und der Stoffseite angehen und damit einen wesentlichen Beitrag zur Energiestrategie 2050 des Bundes leisten. Der Fokus liegt auf der nachhaltigen Biomasse-Nutzung.
Gebündeltes Bau-Knowhow für den SwissFEL
Mit der ARGE EquiFEL Suisse hat ein Konsortium aus drei Schweizer Traditionsunternehmungen den Zuschlag als Totalunternehmer für die Errichtung des Gebäudes und der Bereitstellung der technischen Infrastruktur für den SwissFEL erhalten. Gestern Abend fand die Unterzeichnung des Totalunternehmer-Werkvertrags zwischen dem Paul Scherrer Institut PSI und der Arbeitsgemeinschaft statt.
Fluktuationen mit Röntgenmikroskop sichtbar gemacht
Mit Röntgenstrahlen kann die Nanostruktur von so unterschiedlichen Objekten untersucht werden, wie einzelne Zellen oder magnetische Datenträger. Hochauflösende Bilder sind jedoch nur möglich, wenn sowohl Mikroskop als auch das Untersuchungsobjekt extrem stabil sind. Forscher der TU München des PSI zeigten nun, wie man diese Bedingungen lockern kann, ohne die Bildqualität zu beeinträchtigen. Auch hochdynamische Systeme, wie z.B. magnetische Fluktuationen, die die Lebensdauer von Daten auf Festplatten einschränken, können mit der neuen Methodik untersucht werden.