Energieversorgung mit einem 60-stöckigen Hamburger

12. März 2013, 18:38
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Nominierte zum Staatspreis Innovation: Wie man Brennstoffzellen stapelt und Patienten über Botenstoffe im Körper überwacht

Man könnte ein Einfamilienhaus auch mit Brennstoffzellen beheizen und mit Energie versorgen. Eine Brennstoffzelle - die in einer elektrochemischen Reaktion aus einem Brenngas und Luft Strom erzeugt - wäre zu wenig, aber 50 oder 60 bringen das eine Kilowatt auf, das ein durchschnittlicher Haushalt benötigt.

Sie in Serie zu schalten ist aber nicht so einfach. Sogenannte Interkonnektoren zur Verbindung der Zellen müssen nicht nur Strom leiten und der Konstruktion Stabilität verleihen, sondern auch bestimmte thermische Eigenschaften aufweisen und in geeignetem Maß Luft und Gas zuströmen lassen, erklärt Lorenz Sigl, der Leiter der Forschung und Entwicklung beim auf Hochleistungswerkstoffe spezialisierten Hersteller Plansee. Das Tiroler Unternehmen ist für die Entwicklung eines industriellen Fertigungsprozesses für Interkonnektoren für den Staatspreis Innovation 2013 nominiert, der heute, Mittwoch, vom Wirtschaftsministerium und der Förderbank Austria Wirtschaftsservice in der Wiener Aula der Wissenschaften vergeben wird.

Keramische Hochtemperatur-Brennstoffzellen, sogenannte SOFCs (Solid oxide fuel cells), setzen Erdgas, Biogas oder Wasserstoff bei 700 bis 900 Grad Celsius in elektrische Energie und Wärme um. Mit einem elektrischen Wirkungsgrad bis zu 65 Prozent sind sie viel effizienter als etwa Verbrennungsmotoren. "Die Interkonnektoren umschließen die dünnen Keramikzellen dabei wie ein Hamburger das Fleischlaberl", sagt Sigl. Die hohen Temperaturen und die Erfordernis, sowohl gegen Luft als auch gegen Brenngas beständig zu sein, stellen hohe Anforderungen an die Bauteile. Die extrem bruchempfindliche Zelle dehnt sich durch die Wärme aus. Damit sie nicht bricht, müssen sich die Interkonnektoren thermisch exakt gleich ausdehnen, erklärt Sigl. Die Lösung des Problems besteht bei Plansee in einer Werkstoffkombination aus 95 Prozent Chrom und fünf Prozent Eisen. Das Material hat den Vorteil, dass es preisgünstig in industriellem Ausmaß gefertigt werden kann.

Mit zunehmender Dezentralisierung der Energiegewinnung, die auch den Leistungsverlust durch Überlandleitungen vermindert, steigt auch der Bedarf an den Interkonnektoren. Ein "60-stöckiger Hamburger" in der Größe eines Kühlschrankes versorgt einen Haushalt. Der größte Abnehmer baut aber Anlagen zur Energieversorgung großer Rechenzentren und Supermärkte. Mit 10.000 in sogenannten Stacks geordneten Zellen werden dort Leistungen von 200 Kilowatt erzielt.

Sepsis-Erregern auf der Spur

Ein weiterer Nominierter des Staatspreises Innovation, das Unternehmen Anagnostics, kümmert sich um schnellere Diagnosen von Infektionen im Blutkreislauf. Blutvergiftungen, wie sie etwa nach Operationen in Krankenhäusern auftreten können, kosten nach wie vor jährlich tausenden Patienten das Leben. 20 bis 30 verschiedene Bakterien sind dabei für 90 Prozent der Sepsis-Fälle verantwortlich, erklären Bernhard Ronacher und Christoph Reschreiter, die beiden Geschäftsführer von Anagnostics. Die Bakterien entwickeln immer öfter Resistenzen gegen Antibiotika.

Um herauszufinden, um welchen Erreger es sich bei einer Sepsis handelt, musste man bisher Bakterien und Pilze in einer Nährlösung mindestens 24 Stunden "wachsen lassen". Bei der neuen Methode wird nur mehr die DNA der Bakterien vervielfältigt. Dem genetischen Material wird ein Gegenstück geboten, mit dem es reagieren kann, die zustande gekommene Reaktion ist dann einfach nachweisbar, erklären die Anagnostics-Gründer.

Den Erreger zu identifizieren ist aber nur der erste Schritt. Mit demselben Gerät, mit dem der Erreger identifiziert wird, kann auch eine ganze Reihe von Biomarkern - etwa körpereigene Botenstoffe - überwacht werden, erklären Ronacher und Reschreiter. "Dieses integrierte Konzept ist das Alleinstellungsmerkmal unserer Entwicklung."

Die Analyse der Informationen und Muster, die die Biomarker anzeigen, soll zu differenzierten Bewertungen des Zustands eines Patienten führen. " Auf einer Intensivstation kann so etwa kontrolliert werden, ob eine Therapie anschlägt oder ob sich der Immunstatus eines Patienten verschlechtert - und das, bevor der Patient eine äußere Reaktion zeigt." (Alois Pumhösel, DER STANDARD, 13.03.2013)

  • Interkonnektoren, die viele Keramik-Brennstoffzellen zu einem Stapel verbinden, müssen hohen Temperaturen standhalten und sich dabei im richtigen Maß ausdehnen.
    foto: plansee se, reutte

    Interkonnektoren, die viele Keramik-Brennstoffzellen zu einem Stapel verbinden, müssen hohen Temperaturen standhalten und sich dabei im richtigen Maß ausdehnen.

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