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    Dual-Use of Seawater Batteries for Energy Storage and Water Desalination
    (Weinheim : Wiley-VCH, 2022) Arnold, Stefanie; Wang, Lei; Presser, Volker
    Seawater batteries are unique energy storage systems for sustainable renewable energy storage by directly utilizing seawater as a source for converting electrical energy and chemical energy. This technology is a sustainable and cost-effective alternative to lithium-ion batteries, benefitting from seawater-abundant sodium as the charge-transfer ions. Research has significantly improved and revised the performance of this type of battery over the last few years. However, fundamental limitations of the technology remain to be overcome in future studies to make this method even more viable. Disadvantages include degradation of the anode materials or limited membrane stability in aqueous saltwater resulting in low electrochemical performance and low Coulombic efficiency. The use of seawater batteries exceeds the application for energy storage. The electrochemical immobilization of ions intrinsic to the operation of seawater batteries is also an effective mechanism for direct seawater desalination. The high charge/discharge efficiency and energy recovery make seawater batteries an attractive water remediation technology. Here, the seawater battery components and the parameters used to evaluate their energy storage and water desalination performances are reviewed. Approaches to overcoming stability issues and low voltage efficiency are also introduced. Finally, an overview of potential applications, particularly in desalination technology, is provided.
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    Microgravity Removes Reaction Limits from Nonpolar Nanoparticle Agglomeration
    (Weinheim : Wiley-VCH, 2022) Pyttlik, Andrea; Kuttich, Björn; Kraus, Tobias
    Gravity can affect the agglomeration of nanoparticles by changing convection and sedimentation. The temperature-induced agglomeration of hexadecanethiol-capped gold nanoparticles in microgravity (µ g) is studied at the ZARM (Center of Applied Space Technology and Microgravity) drop tower and compared to their agglomeration on the ground (1 g). Nonpolar nanoparticles with a hydrodynamic diameter of 13 nm are dispersed in tetradecane, rapidly cooled from 70 to 10 °C to induce agglomeration, and observed by dynamic light scattering at a time resolution of 1 s. The mean hydrodynamic diameters of the agglomerates formed after 8 s in microgravity are 3 times (for low initial concentrations) to 5 times (at high initial concentrations) larger than on the ground. The observations are consistent with an agglomeration process that is closer to the reaction limit on thground and closer to the diffusion limit in microgravity.
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    Ein Eulenhalsgelenk für effizientere Maschinen
    (Nürnberg : Technische Hochschule Nürnberg, 2022-05-31) Hornfeck, Rüdiger; Löffler, Robin
    Im Rahmen des Projekts „Ein Eulenhalsgelenk für effizientere Maschinen“ wurden biologische Erkenntnisse der extremen Bewegungsfähigkeit der Eulenhalswirbelsäule gesammelt und analysiert, eine energieeffiziente und ressourcenschonende Aktorik ausgewählt, ein Steuerungskonzept auf Basis einer Bewegungssimulation entwickelt und ein Funktionsmuster in Form eines Gelenkroboterarms aufgebaut sowie evaluiert. Die biologische Datensammlung erfolgte in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl und Institut für Biologie II der RWTH Aachen und dem Tiergarten Nürnberg. Mit Hilfe der umfassenden biologischen Erkenntnisse entstand eine Abstraktion des biologischen Vorbilds hin zu einem technischen Prototyp. Als Antriebstechnik kommen Drahtaktoren aus Formgedächtnislegierungen (FGL) zum Einsatz, welche sich durch eine extreme Energiedichte [1] auszeichnen. Durch diese enorme Energiedichte kann mit geringem Materialeinsatz eine große Arbeit verrichtet werden. Das Steuerungskonzept des Prototyps basiert auf einer Bewegungssimulation, welche durch den Einsatz einer inversen Kinematik realisiert wird. Damit ist es möglich, alle erreichbaren Positionen des Greifers zu erfassen, anhand verschiedener Erreichbarkeitskarten darzustellen und mögliche Vereinfachungen der Einzelwinkel zwischen den Wirbeln zu ermitteln. Der aufgebaute Prototyp wurde hinsichtlich seiner Funktionsfähigkeit, maximalen Belastbarkeit und Dynamik evaluiert.