| Titel |
| Nanothermische Gasdiode zur Gasabtrennung und Nutzung ambienter Wärme |
| Beschreibung Ihrer Idee |
| Eine nanostrukturierte Membrane, die Gase in einer Vorzugsrichtung passieren lässt. Kapillare, die so dünn sind, dass in ihnen Gaspartikel vorwiegend mit den Kapillarwänden und nicht mehr untereinander kollidieren werden Knudsen-Kapillare genannt. Trichterförmige Knudsen-Kapillare, haben die Eigenschaft, dass Gaspartikel zwar nur selten auf der Seite mit der kleinen Öffnung in die Kapillare eindringen können, diese aber nur noch zur großen Öffnung verlassen können. In der Gegenrichtung kollidieren die Partikel häufig mit der Gefäßwand wobei sich bei jeder Kollision Einfallswinkel und Trichterwinkel addieren bis sie ihre Richtung umkehren und zum Großteil zurück reflektiert werden. In Summe können Gase eine solche Trichterstruktur vorwiegend nur in eine Richtung passieren, sie verhalten sich wie ein Gasdiode. Diese Idee wurde zwischen 2002 und 2014 gemeinsam vom Lehrstuhl UFT der Universität Bremen und dem Nanotechnologie Startup Membranotec erforscht. Es wurden mehrere nationale und internationale Patente angemeldet. 2014 wurde das Projekt beendet. Zwar konnte der Diodeneffekt durch das UFT und am KIT nachgewiesen werden, doch damals waren die technischen Möglichkeiten nicht vorhanden, eine solche Membrane industriell zu fertigen. Die Patente wurden aufgegeben, das Thema ist nun gemeinfrei. |
| Welche Probleme lösen Sie damit |
| 1. CO2-Reduktion bei Abgasen. Die Membrane eignet sich zur CO2-Abtrennung aus Abgasen, z.B. aus Kohlekraftwerken. Aus diesem Grund erhielt das Projekt auch eine COORETEC-Förderung des BMWI gemeinsam mit RWE und EON 2. Nutzung von ambienter Wärme zur Energiegewinnung. Durch den bevorzugten Transport von Gas durch die Gasdiode entsteht in Sperrrichtung ein Überdruck, in Leitungsrichtung ein Unterdruck. Dieser Druckunterschied kann theoretisch zur Gewinnung von Bewegungsenergie genutzt werden (hierauf wurde auch ein Patent erteilt) |
| Vorteile gegenüber bisherigen Lösungen |
| Theoretisch kann eine solche Gasdiode wesentlich effizienter C02 abtrennen als dies mit herkömmlichen Membranen möglich ist. Hinsichtlich der Nutzung ambienter Wärme ist diese Membrane die einzig bekannte technische Möglichkeit, die chaotische thermische Bewegung von Gaspartikeln in eine gerichtete Bewegung umzuwandeln und somit daraus Energie zu gewinnen. Da dieser Effekt auf Partikelebene und nicht auf einem thermodynamischen Prozess basiert stellt er auch keine Verletzung des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik dar. |
| Referenzprojekte und Links |
| Abschlussbericht zum COORETEC-Projekt FuMe zur energieeffizienten CO2-Abtrennung: https://www.tib.eu/de/suchen/id/TIBKAT815225504/ Patent zur Gewinnung mechanischer Leistung: https://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?action=bibdat&docid=DE102009013138A1 |
| Ansprechpartner |
| Andreas Varesi, Ideengeber und Erfinder, andreas.varesi@varesi.de Prof. Dr. Jörg Thöming, Fachgebietsleiter Uni Bremen, thoeming@uni-bremen.de Dr. Michael Baune, Projektleiter Uni Bremen, mbaune@uni-bremen.de |