{"id":64473,"date":"2019-07-04T07:20:09","date_gmt":"2019-07-04T05:20:09","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=64473"},"modified":"2021-09-09T21:28:26","modified_gmt":"2021-09-09T19:28:26","slug":"plasmaforschung-ein-blitz-unter-wasser","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/plasmaforschung-ein-blitz-unter-wasser\/","title":{"rendered":"Plasmaforschung: Ein Blitz unter Wasser"},"content":{"rendered":"<figure id=\"attachment_64474\" aria-describedby=\"caption-attachment-64474\" style=\"width: 534px\" class=\"wp-caption alignnone\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-64474\" src=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/2019_06_26_tk_plasma_6_von_6.jpg\" alt=\"2019_06_26_tk_plasma_6_von_6\" width=\"534\" height=\"356\" srcset=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2019\/07\/2019_06_26_tk_plasma_6_von_6.jpg 804w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2019\/07\/2019_06_26_tk_plasma_6_von_6-300x200.jpg 300w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2019\/07\/2019_06_26_tk_plasma_6_von_6-600x400.jpg 600w\" sizes=\"auto, (max-width: 534px) 100vw, 534px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-64474\" class=\"wp-caption-text\">Katharina Grosse, Achim von Keudell und Julian Held (von links) an der Versuchsanlage. \u00a9 RUB, Kramer<\/figcaption><\/figure>\n<p><strong>Nur wenige Nanosekunden lang zerrei\u00dft ein Plasma das Wasser. M\u00f6glicherweise regeneriert es katalytische Oberfl\u00e4chen auf Knopfdruck.<\/strong><\/p>\n<p>Elektrochemische Zellen helfen unter anderem dabei, CO<sub>2<\/sub> zu recyceln. Die katalytischen Oberfl\u00e4chen nutzen sich dabei allerdings ab. Wie man sie mithilfe eines extremen Plasmas im Wasser auf Knopfdruck regenerieren k\u00f6nnte, untersucht das Team des Sonderforschungsbereichs 1316 \u201eTransiente Atmosph\u00e4rendruckplasmen: vom Plasma zur Fl\u00fcssigkeit zum Festk\u00f6rper\u201c an der Ruhr-Universit\u00e4t Bochum (RUB). Mit optischer Spektroskopie und Modellierung konnten sie solche Unterwasserplasmen, die nur wenige Nanosekunden bestehen, erstmals umfassend untersuchen und somit auch die Bedingungen w\u00e4hrend der Plasmaz\u00fcndung theoretisch beschreiben. Sie berichten in der Zeitschrift Plasma Sources Science and Technology vom 4. Juni 2019.<\/p>\n<h3>Video: Experimentalphysik II<\/h3>\n<h3>Unterwasserblitz<\/h3>\n<div class=\"BorlabsCookie _brlbs-cb-youtube\">\n<div class=\"_brlbs-content-blocker\">\n<div class=\"_brlbs-embed _brlbs-video-youtube\"> <img decoding=\"async\" class=\"_brlbs-thumbnail\" src=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-content\/plugins\/borlabs-cookie\/assets\/images\/cb-no-thumbnail.png\" alt=\"YouTube\"> <\/p>\n<div class=\"_brlbs-caption\">\n<p>By loading the video, you agree to YouTube&#8217;s privacy policy.<br \/><a href=\"https:\/\/policies.google.com\/privacy?hl=en&amp;gl=en\" target=\"_blank\" rel=\"nofollow noopener noreferrer\">Learn more<\/a><\/p>\n<p><a class=\"_brlbs-btn _brlbs-icon-play-white\" href=\"#\" data-borlabs-cookie-unblock role=\"button\">Load video<\/a><\/p>\n<p><label><input type=\"checkbox\" name=\"unblockAll\" value=\"1\" checked> <small>Always unblock YouTube<\/small><\/label><\/p><\/div>\n<\/p><\/div>\n<\/p><\/div>\n<div class=\"borlabs-hide\" data-borlabs-cookie-type=\"content-blocker\" data-borlabs-cookie-id=\"youtube\"><script type=\"text\/template\">PGlmcmFtZSB0aXRsZT0iUGxhc21hIHplcnJlacOfdCBXYXNzZXIiIHdpZHRoPSI1MDAiIGhlaWdodD0iMjgxIiBzcmM9Imh0dHBzOi8vd3d3LnlvdXR1YmUtbm9jb29raWUuY29tL2VtYmVkL0ZQUzFDZWhuUGNVP2ZlYXR1cmU9b2VtYmVkIiBmcmFtZWJvcmRlcj0iMCIgYWxsb3c9ImFjY2VsZXJvbWV0ZXI7IGF1dG9wbGF5OyBjbGlwYm9hcmQtd3JpdGU7IGVuY3J5cHRlZC1tZWRpYTsgZ3lyb3Njb3BlOyBwaWN0dXJlLWluLXBpY3R1cmU7IHdlYi1zaGFyZSIgcmVmZXJyZXJwb2xpY3k9InN0cmljdC1vcmlnaW4td2hlbi1jcm9zcy1vcmlnaW4iIGFsbG93ZnVsbHNjcmVlbj48L2lmcmFtZT4=<\/script><\/div>\n<\/div>\n<p>Nur wenige Nanosekunden lang zerrei\u00dft ein Plasma das Wasser wie ein Blitz. Durch die Z\u00fcndung des Plasmas entsteht an der Spitze der Elektrode eine hohe negative Druckdifferenz, die dazu f\u00fchrt, dass sich in der Fl\u00fcssigkeit Risse bilden.<\/p>\n<p>Plasmen sind ionisierte Gase: Sie entstehen bei Energiezufuhr aus einem Gas, das dann freie Ladungstr\u00e4ger enth\u00e4lt. In der Natur kommen Plasmen zum Beispiel im Inneren von Sternen oder auf der Erde als Polarlichter vor. In der Technik werden Plasmen eingesetzt, um etwa in Leuchtstoffr\u00f6hren Licht zu erzeugen, oder um neue Materialien f\u00fcr die Mikroelektronik herzustellen. \u201eNormalerweise erzeugt man Plasmen in der Gasphase, zum Beispiel an der Luft oder in Edelgasen\u201c, erkl\u00e4rt Katharina Grosse vom Lehrstuhl Experimentalphysik II der RUB.<\/p>\n<h3>Risse im Wasser<\/h3>\n<p>In der jetzigen Studie haben die Forscherinnen und Forscher Plasmen direkt in einer Fl\u00fcssigkeit erzeugt. Dazu legten sie an eine haarfeine, untergetauchte Elektrode f\u00fcr mehrere Milliardstelsekunden eine hohe Spannung an. Durch die Z\u00fcndung des Plasmas entsteht an der Spitze der Elektrode eine hohe negative Druckdifferenz, die dazu f\u00fchrt, dass sich in der Fl\u00fcssigkeit Risse bilden. In diesen Rissen breitet sich dann das Plasma aus. \u201eDas Plasma l\u00e4sst sich gut mit einem Blitz vergleichen, nur hier unter Wasser\u201c, so Katharina Grosse.<\/p>\n<h3>Hei\u00dfer als die Sonne<\/h3>\n<p>Mittels schneller optischer Spektroskopie in Kombination mit einer Modellierung der Fl\u00fcssigkeitsdynamik konnte das Forschungsteam die Variation von Leistung, Druck und Temperatur in diesen Plasmen aufkl\u00e4ren. \u201eDabei haben wir gesehen, dass in diesen Plasmen f\u00fcr kurze Zeit eine Leistung von bis zu 100 Kilowatt verbraucht wird, was der Anschlussleistung von mehreren Einfamilienh\u00e4usern entspricht\u201c, so Prof. Dr. Achim von Keudell, Inhaber des Lehrstuhls f\u00fcr Experimentalphysik II. Dar\u00fcber hinaus entstehen dabei Dr\u00fccke von vielen Tausend Bar, was dem Druck am tiefsten Punkt im Pazifik entspricht oder diesen sogar \u00fcbersteigt. Schlie\u00dflich entstehen kurzzeitig Temperaturen von vielen tausend Grad \u00e4hnlich zur Oberfl\u00e4chentemperatur der Sonne und dar\u00fcber hinaus.<\/p>\n<h3>Wasser wird in seine Bestandteile zerlegt<\/h3>\n<p>Diese extremen Verh\u00e4ltnisse existieren nur f\u00fcr sehr kurze Zeit. \u201eBisherige Untersuchungen haben sich vor allem auf Unterwasserplasmen im Mikrosekundenbereich konzentriert\u201c, erkl\u00e4rt Katharina Grosse. \u201eBei dieser Dauer haben die Wassermolek\u00fcle noch Gelegenheit, den Druck des Plasmas auszugleichen.\u201c Bei den jetzt untersuchten extremen Plasmen im Nanosekundenbereich finden schnellere Prozesse statt. Das Wasser kann den Druck nicht ausgleichen, und die Molek\u00fcle werden in ihre Einzelteile zerlegt. \u201eBesonders der dadurch frei gewordene Sauerstoff ist dann wichtig f\u00fcr katalytische Oberfl\u00e4chen in elektrochemischen Zellen\u201c, erkl\u00e4rt Katharina Grosse. \u201eEr kann solche Oberfl\u00e4chen reoxidieren, sodass sie regeneriert werden und ihre katalytische Aktivit\u00e4t wieder voll entfalten k\u00f6nnen. Zudem k\u00f6nnen auch gel\u00f6ste Reagenzien im Wasser aktiviert werden, was die Katalyseprozesse erleichtert.\u201c<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Originalver\u00f6ffentlichung<\/h3>\n<p>Katharina Grosse, Julian Held, Maike Kai, Achim von Keudell: Nanosecond plasmas in water: ignition, cavitation and plasma parameters, in: Plasma Sources Science and Technology 2019, DOI: <a href=\"https:\/\/iopscience.iop.org\/article\/10.1088\/1361-6595\/ab26fc\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">10.1088\/1361-6595\/ab26fc<\/a><\/p>\n<h3>F\u00f6rderung<\/h3>\n<p>Die Arbeiten wurden gef\u00f6rdert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1316.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Nur wenige Nanosekunden lang zerrei\u00dft ein Plasma das Wasser. M\u00f6glicherweise regeneriert es katalytische Oberfl\u00e4chen auf Knopfdruck. Elektrochemische Zellen helfen unter anderem dabei, CO2 zu recyceln. Die katalytischen Oberfl\u00e4chen nutzen sich dabei allerdings ab. Wie man sie mithilfe eines extremen Plasmas im Wasser auf Knopfdruck regenerieren k\u00f6nnte, untersucht das Team des Sonderforschungsbereichs 1316 \u201eTransiente Atmosph\u00e4rendruckplasmen: vom [&#8230;]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572,5571],"tags":[10744,12531,10743],"supplier":[1544,1806],"class_list":["post-64473","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","category-co2-based","tag-carboncapture","tag-katalyse","tag-useco2","supplier-deutsche-forschungsgemeinschaft-dfg","supplier-ruhr-universitaet-bochum"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/64473","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=64473"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/64473\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=64473"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=64473"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=64473"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=64473"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}