Infopunkte Naturwissenschaft

raum&zeit-Ausgabe 215

Gepulste Elektrolyse 30 Mal effizienter

Zwei indische Forscher haben in einem Experiment nach wissenschaftlichen Standards gezeigt, dass eine gepulste Elektrolyse circa 30 Mal effizienter ist als eine normale bei Gleichstrom. Das würde aber bedeuten, dass die für die Wasserstofferzeugung aufgewendete Energie niedriger ist als die Energiemenge, die im Wasserstoff gespeichert ist. C. H. Dharmaraj und S. Adishkumar von der Anna University in Tirunelveli nutzten eine gewöhnliche Elektrolysezelle aus rostfreiem Stahl und eine 12-Volt-Gleichspannungsquelle. Als Elektrolyt wurde dem entmineralisierten Wasser Natriumhydroxid (NaOH) in einer Konzentration von 4 Gramm/Liter zugefügt, was einer Leitfähigkeit von 17,53 Millisiemens/Zentimeter entsprach. Dieses Set lieferte eine Wasserstoffmenge von 0,58 Milliliter/Sekunde. Während im Gleichstromfall 18 Watt Leistung dafür erforderlich war, zog der Aufbau mit einem gepulsten Strom von 200 Nanosekunden Pulsdauer und einer Frequenz von 100 MHz nur 0,57 Watt, also etwa nur 1/32. Eine Überschlagsrechnung (mit einer Wasserstoffdichte von 0,09 kg/Kubikmeter) zeigt außerdem, dass der Pulsbetrieb eine Energiemenge von rund 2,7 Kilowattstunden für die Erzeugung von 1 kg Wasserstoff benötigt. 1 kg Wasserstoff enthält aber eine Energiemenge von 33,3 kWh. Das heißt, es entsteht etwa 12 Mal soviel Energie wie hinein gesteckt wurde! Wohl gemerkt: Das ist das Ergebnis eines schulwissenschaftlichen Experiments! Den Autoren war die Brisanz ihrer Messung offenbar bewusst. Sie schreiben daher unter Punkt 4 „Conclusion“ (Schlussfolgerung) ihrer Arbeit lediglich: „Unsere Untersuchung hat gezeigt, dass mit Nanopulsen eine Wasserstoffrate von 0,58 Milliliter/Sekunde möglich wird und eine Leistungseinsparung von 96,8 Prozent erreichbar ist.“ Doch das heißt nichts anderes als dass Vakuumenergie mit im Spiel sein muss, wenn die Energiebilanz stimmen soll. (DS)

Quelle: www.ijee.ieefoundation.org/vol3/issue1/IJEE_13_v3n1.pdf

Neuer Größenrekord bei Quantenverschränkung

Die quantenmechanische Verschränkung zählt sicher zu den am schwersten fassbaren Phänomenen der modernen Physik. Grob gesagt verhalten sich dabei Quantenteilchen so, als wären sie nur ein einziges, selbst wenn sie räumlich beliebig weit voneinander getrennt sind. Einstein veranlasste die Verschränkung zu seinem berühmten Ausspruch von der „spukhaften Fernwirkung“. Konnten die Physiker früher diesen Spuk im Reich der submikroskopischen Quantenwelt bannen und damit quasi in Quarantäne halten, so bahnt sich die Verschränkung (Quantenkopplung) nach und nach ihren Weg in die makroskopischen Strukturen. Zwei Forschergruppen gelangen Quantenkopplungen zwischen zwei vibrierenden Objekten, die jeweils Billionen Atome umfassten und damit etwa ein Dutzend Mikrometer groß waren. Das ist schon fast mit dem bloßen Auge unterscheidbar und damit dem Makrokosmos zugehörig. Forscher der Aalto Universität (Finnland) und der Universität Wien erzeugten unabhängig voneinander eine Verschränkung der Oszillationen solcher quantenmechanisch riesigen Objekte. Andrew Armour von der University Nottingham (England) kommentierte die Forschungsergebnisse: „Diese Experimente bringen die Erforschung der Verschränkung in ganz neue Bereiche. Es wird faszinierend sein zu sehen, wie viel größer solche Experimente in den nächsten Jahrzehnten noch werden können.“ Anwendungsmöglichkeiten für die neuen Ergebnisse liegen vor allem im Bereich faseroptischer Telekommunikation. (DS)

Quelle: www.trendsderzukunft.de

Solar Radiation Management gegen die Erderwärmung

Geoengineering wie das sogenannte Solar Radiation Management SRM, das die behauptete Erderwärmung stoppen soll, kann man getrost als Auswuchs von menschlicher Hybris bezeichnen. Maßt sich der Mensch doch an, den Lebewesen auf der Erde inklusive sich selber durch Ausbringen von Aerosolen in die Atmosphäre einen Teil der Sonneneinstrahlung wegzunehmen – mit unabsehbaren Folgen für das ökologische Gleichgewicht. Zugegeben, bei einem großen Vulkanausbruch wie bei der Pinatubo-Eruption auf den Philippinen 1991, bei welcher 17 Millionen Tonnen Schwefeldioxid (SO₂) in die Stratosphäre gelangten, passiert etwas sehr Ähnliches: Die winzigen Schwefelsäuretropfen werden vom Jet-Stream über den Globus verteilt und reflektieren einige Prozent der Sonneneinstrahlung zurück in den Weltraum. In der Folge kühlt es dann auf dem Erdboden etwas ab. 1992 etwa sank die globale Durchschnittstemperatur um 0,5 °Celsius, die Temperatur in der Stratosphäre steigt dagegen um mehrere Grad an. Doch außer diesen Wärmeeffekten gibt es weitere schwerwiegende Folgen wie Auswirkungen auf die Hydrosphäre mit möglichen Wetterextremen wie Dürren oder Überschwemmungen. Und da natürlich auch Sonnenlicht von den Aerosolen reflektiert wird, kommt es zu einem Rückgang der Biomasseproduktion durch verringerte Fotosynthese und damit verbunden landwirtschaftlichen Ernterückgängen. Außerdem werden natürlich auch Solaranlagen weniger Strom produzieren. Doch die gefährlichste Nebenwirkung von SRM mittels SO₂ ist eine lädierte Ozonschicht, die uns bekanntlich vor der harten UV-Strahlung aus dem Weltraum schützt. 1992 hatte die Ozonschicht über den mittleren Breitengraden den niedrigsten Stand seit Beginn der Messungen. Die Wissenschaftler im Geoengineering Project der Harvard University, dem weltweit größten seiner Art, bevorzugen daher Kalziumcarbonat (CaCO₃, Kalk) im Nanometer-Bereich als Aerosol. Es soll nicht nur die Sonneneinstrahlung um 1 Watt/m2 vermindern, sondern die löchrige Ozonschicht sogar wieder aufbauen helfen. Zudem sei die Temperaturwirkung auf die Stratosphäre bei CaCO₃ um das 10-fache geringer. Dazu müsse man „nur“ 2,1 Millionen Tonnen Kalk-Aerosol pro Jahr mittels Flugzeugen in die Atmosphäre ausbringen. Die jährlichen Kosten sollen höchstens 10 Milliarden Dollar betragen – ein Schnäppchen im Vergleich mit den behaupteten Billionen-Schäden durch den Klimawandel. „Die Schwierigkeit liegt nicht etwa darin“, so Projektgründer Gernot Wagner von der Harvard University, „die Länder zum Aerosol-Sprühen zu bewegen, sondern darin, zu viel zu früh zu tun.“ Im englischen Guardian lesen wir dazu: „Bill Gates und andere Stiftungen unterstützen das [Harvard Geoengineering] Projekt. Es wird erwartet, dass die Flugzeugindustrie wirtschaftlich an dem Technologischen Potenzial interessiert ist.“ Da gibt es also wieder viel zu verdienen. Die Harvard- Forscher wollen demnächst erste Versuche im „Freilichtlabor“ mit Wasserdampf durchführen. (DS)

Quelle: https://gwagner.com/wsj-a-big-skyplan-to-cool-the-planet-16feb2018/