10 technische Konzepte, die Sie für 2010 kennen müssen

  • 2019

Brennstoffzellen von gestern, wie sie hier auf Spacelab zu sehen sind, benötigen eine Wasserstoffinfrastruktur. (Foto von H4NUM4N)

Kohle ist schmutzig und Brennstoffzellen laufen mit Wasserstoff - das ist die gängige Weisheit. Eine neue Generation von "Direct Carbon" -Brennstoffzellen stellt dies jedoch in Frage. Anstatt sich auf schwer zu erzeugenden Wasserstoff zu verlassen, beziehen diese Zellen ihre Energie aus einer elektrochemischen Reaktion zwischen Sauerstoff und pulverisierter Kohle (oder einer anderen Kohlenstoffquelle wie Biomasse). Der Vorteil: Eine kohlenstoffbasierte Energieerzeugung, die keine Verbrennung erfordert und damit etwa doppelt so effizient ist wie ein typisches Kohlekraftwerk. Die in Kalifornien ansässige Direct Carbon Technology erwartet, dass 2010 ein 10-Kilowatt-Prototyp mit Biomasse zum Einsatz kommt, während Contained Energy aus Ohio hofft, die Technologie bald für den Betrieb einer kleinen Glühbirne nutzen zu können. Schließlich hoffen die Unternehmen, modulare Brennstoffzellen bauen zu können, die gestapelt werden können, um neue Kleinkraftwerke zu schaffen oder bestehende Anlagen sauberer zu machen.

(Fotoillustration von Psyberartist)

Seit fünf Jahren arbeiten Wissenschaftler der University of Alberta in Edmonton am Human Metabolome Project, einer Datenbank mit 8000 natürlich vorkommenden Metaboliten (dh kleinen Molekülen, die an chemischen Reaktionen im Körper beteiligt sind) sowie 1450 Medikamente, 1900 Zusatzstoffe und 2900 Toxine, die bei Blut- und Urintests auftauchen. Mit diesen Informationen können Forscher das Metabolom-Profil eines Patienten analysieren und anhand eines Blut- oder Urintropfens feststellen, ob jemand Schokolade mag - oder wahrscheinlich eine lebensbedrohliche Krankheit entwickelt. Heutzutage erfordern diese Tests Geräte in Millionenhöhe, die meistens auf Forschungslabore beschränkt sind. Die Projektdatenbank, die erstmals 2007 veröffentlicht wurde, wird bereits in kommerziellen Anwendungen wie der Wirkstoffsuche und der Krankheitsdiagnose eingesetzt und ermöglicht so schnelle und einfache Tests für personalisierte Gesundheits- und medizinische Beratung.

(Illustration von Leandro Castelao)

Wissenschaftler sind seit langem über natürlich vorkommende piezoelektrische Materialien bekannt, die elektrische Energie in körperliche Belastung umwandeln können und umgekehrt. Durch das Einrichten der Immobilie in elektronische Displays können Unternehmen jetzt Bildschirme erstellen, die ihre Form oder Textur verändern können. Es wird erwartet, dass die Technologie in diesem Jahr den Sprung in die gängigen Konsumgüterprodukte schafft und mobile Geräte mit Bildschirmen zur Verfügung stehen, die sich beim Ausschalten aushärten lassen und beim Einschalten zu einem bedrückbaren Touchscreen werden.

(Foto von Associated Press)

Die ideale Prothese würde sich wie ein Teil des natürlichen Körpers verhalten. Durch die Osseointegration kann die Prothetik mit dem lebenden Knochen eines Patienten verschmelzen. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass Knochenzellen sich an Titan anlagern, anstatt es abzulehnen. Die Technik wurde bereits für kleine Zahn- und Gesichtsimplantate eingesetzt, und die Forscher bringen sie jetzt in die prothetische Extremitätenprothetik. Nach einem erfolgreichen Unterschenkelimplantat 2008 an einem deutschen Schäferhund namens Cassidy haben Tierärzte der North Carolina State University sechs weitere Beinoperationen an amputierten Hunden für 2010 geplant und erwägen einen Fall mit einem Ozelot im North Carolina Zoo. Die große Herausforderung besteht jedoch darin, die Technologie in menschliche Gliedmaßen umzusetzen.

(Illustration von Leandro Castelao)

Billionen Kubikfuß Erdgas liegen in den Vereinigten Staaten in Schieferschichten, die bis zu 11.000 Fuß tief sind. Ein Großteil dieses Gases ist durch gewöhnliche Brunnen nicht zugänglich - das dichte Gestein lässt es zu langsam fließen. Die Antwort: Brunnen, die senkrecht zum Schieferbett bohren und dann eine schrittweise horizontale Drehung um 90 Grad durch die Schieferablagerung machen. Es ist eine alte Idee, aber höhere Energiepreise und bessere Technologie haben es plötzlich zu einem Hit gemacht. Im Jahr 2008 setzte Chesapeake Energy 14 horizontale Bohrinseln in den gewaltigen Lagerstätten Haynesville Shale im Süden des Landes ein. Bis Ende 2010 sollen 40 Bohrgeräte in Betrieb sein.

10. Ultrakondensatoren

Die größte Herausforderung für Elektroautos ist die Energiespeicherung: Batterien sind besser als je zuvor, aber sie sind immer noch teuer, langsam zu laden und haben eine ziemlich begrenzte Lebensdauer. Die Lösung können Ultrakondensatoren sein, die weniger Energie als Batterien enthalten (zumindest nach heutiger Technologie), aber praktisch keine Nachteile haben. Das bedeutet längere Lebensdauer, keine unordentlichen chemischen Reaktionen, keine Probleme mit dem Batteriespeicher und weitaus höhere Lebensdauer. Forscher haben bereits seit mehreren Jahren versucht, Automobil-Ultrakondensatoren zu perfektionieren (das MIT arbeitet an Nanocubes-basierten Ultracaps, während das Argonne National Laboratory Batterie-Ultracap-Hybride untersucht), aber der große Schritt könnte von dem geheimen texanischen Unternehmen EEStor kommen, was angekündigt wurde Im April hatte das Barium-Titanat-Design einen entscheidenden Test bestanden. Obwohl die Behauptungen des Unternehmens Skepsis erregt haben, hofft der Automobilpartner von EEStor, ZENN Motors, die Einführung eines Pkw mit Ultrakondensator im Jahr 2010.

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