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In this paper we report on CO2 Meter, a do-it-yourself carbon dioxide measuring device for the classroom. Part of the current measures for dealing with the SARS-CoV-2 pandemic is proper ventilation in indoor settings. This is especially important in schools with students coming back to the classroom even with high incidents rates. Static ventilation patterns do not consider the individual situation for a particular class. Influencing factors like the type of activity, the physical structure or the room occupancy are not incorporated. Also, existing devices are rather expensive and often provide only limited information and only locally without any networking. This leaves the potential of analysing the situation across different settings untapped. Carbon dioxide level can be used as an indicator of air quality, in general, and of aerosol load in particular. Since, according to the latest findings, SARS-CoV-2 can be transmitted primarily in the form of aerosols, carbon dioxide may be used as a proxy for the risk of a virus infection. Hence, schools could improve the indoor air quality and potentially reduce the infection risk if they actually had measuring devices available in the classroom. Our device supports schools in ventilation and it allows for collecting data over the Internet to enable a detailed data analysis and model generation. First deployments in schools at different levels were received very positively. A pilot installation with a larger data collection and analysis is underway.
Kawasaki Heavy Industries, LTD. (KHI) has research and development projects for a future hydrogen society. These projects comprise the complete hydrogen cycle, including the production of hydrogen gas, the refinement and liquefaction for transportation and storage, and finally the utilization in a gas turbine for electricity and heat supply. Within the development of the hydrogen gas turbine, the key technology is stable and low NOx hydrogen combustion, namely the Dry Low NOx (DLN) hydrogen combustion.
KHI, Aachen University of Applied Science, and B&B-AGEMA have investigated the possibility of low NOx micro-mix hydrogen combustion and its application to an industrial gas turbine combustor. From 2014 to 2018, KHI developed a DLN hydrogen combustor for a 2MW class industrial gas turbine with the micro-mix technology. Thereby, the ignition performance, the flame stability for equivalent rotational speed, and higher load conditions were investigated. NOx emission values were kept about half of the Air Pollution Control Law in Japan: 84ppm (O2-15%). Hereby, the elementary combustor development was completed.
From May 2020, KHI started the engine demonstration operation by using an M1A-17 gas turbine with a co-generation system located in the hydrogen-fueled power generation plant in Kobe City, Japan. During the first engine demonstration tests, adjustments of engine starting and load control with fuel staging were investigated. On 21st May, the electrical power output reached 1,635 kW, which corresponds to 100% load (ambient temperature 20 °C), and thereby NOx emissions of 65 ppm (O2-15, 60 RH%) were verified. Here, for the first time, a DLN hydrogen-fueled gas turbine successfully generated power and heat.
Dual frequency magnetic excitation of magnetic nanoparticles (MNP) enables enhanced biosensing applications. This was studied from an experimental and theoretical perspective: nonlinear sum-frequency components of MNP exposed to dual-frequency magnetic excitation were measured as a function of static magnetic offset field. The Langevin model in thermodynamic equilibrium was fitted to the experimental data to derive parameters of the lognormal core size distribution. These parameters were subsequently used as inputs for micromagnetic Monte-Carlo (MC)-simulations. From the hysteresis loops obtained from MC-simulations, sum-frequency components were numerically demodulated and compared with both experiment and Langevin model predictions. From the latter, we derived that approximately 90% of the frequency mixing magnetic response signal is generated by the largest 10% of MNP. We therefore suggest that small particles do not contribute to the frequency mixing signal, which is supported by MC-simulation results. Both theoretical approaches describe the experimental signal shapes well, but with notable differences between experiment and micromagnetic simulations. These deviations could result from Brownian relaxations which are, albeit experimentally inhibited, included in MC-simulation, or (yet unconsidered) cluster-effects of MNP, or inaccurately derived input for MC-simulations, because the largest particles dominate the experimental signal but concurrently do not fulfill the precondition of thermodynamic equilibrium required by Langevin theory.
Concentrating Solar Power
(2021)
The focus of this chapter is the production of power and the use of the heat produced from concentrated solar thermal power (CSP) systems.
The chapter starts with the general theoretical principles of concentrating systems including the description of the concentration ratio, the energy and mass balance. The power conversion systems is the main part where solar-only operation and the increase in operational hours.
Solar-only operation include the use of steam turbines, gas turbines, organic Rankine cycles and solar dishes. The operational hours can be increased with hybridization and with storage.
Another important topic is the cogeneration where solar cooling, desalination and of heat usage is described.
Many examples of commercial CSP power plants as well as research facilities from the past as well as current installed and in operation are described in detail.
The chapter closes with economic and environmental aspects and with the future potential of the development of CSP around the world.
Contractile behavior of the gastrocnemius medialis muscle during running in simulated hypogravity
(2021)
Vigorous exercise countermeasures in microgravity can largely attenuate muscular degeneration, albeit the extent of applied loading is key for the extent of muscle wasting. Running on the International Space Station is usually performed with maximum loads of 70% body weight (0.7 g). However, it has not been investigated how the reduced musculoskeletal loading affects muscle and series elastic element dynamics, and thereby force and power generation. Therefore, this study examined the effects of running on the vertical treadmill facility, a ground-based analog, at simulated 0.7 g on gastrocnemius medialis contractile behavior. The results reveal that fascicle−series elastic element behavior differs between simulated hypogravity and 1 g running. Whilst shorter peak series elastic element lengths at simulated 0.7 g appear to be the result of lower muscular and gravitational forces acting on it, increased fascicle lengths and decreased velocities could not be anticipated, but may inform the development of optimized running training in hypogravity. However, whether the alterations in contractile behavior precipitate musculoskeletal degeneration warrants further study.
Audio-Inhalte wie Hörbücher erfreuen sich gerade seit vergangenem Jahr immer größerer Beliebtheit. Oft werden nebenbei jedoch andere Tätigkeiten verrichtet und dem Hörbuch wird weniger Aufmerksamkeit geschenkt, als es beim Lesen des entsprechenden Buches der Fall wäre. »Das Auge hört mit« beinhaltet ein Konzept, welches den Fokus wieder auf das Hörbuch und die Erzählung lenkt. Innerhalb der Arbeit wurde dazu ein audiovisuelles Erlebnis für Nutzende geschaffen, das einen spannenden Ausgleich zum Alltag bietet. Am Beispiel des Hörbuchs „Der Goldene Kompass“ von Philip Pullman ist ein digitales Bilderbuch entstanden, wobei zu ausgewählten Szenen passende Illustrationen erstellt wurden. Diese wurden als eine Art Diashow unter das Hörbuch gelegt. Untermalt von Animationen und Kamerabewegungen wird so das Vorstellungsvermögen angeregt, um gänzlich in die Geschichte eintauchen zu können.
Niemand kann der täglichen Erfahrung mit Haaren entfliehen. Ob es nun der eigene Blick in den Spiegel ist, die Begegnung mit anderen Menschen, oder die mit Testimonials gespeiste Werbung für diverse Haarprodukte. Haare gehören zum Alltag. Aber was steckt hinter dem Haar, wenn es denn einmal von uns und unserer Person getrennt wird und nur noch als körperloses Büschel erkennbar ist? Zum Beispiel in Form von Echthaarextensions. Wer bedient freiwillig und unfreiwillig durch die eigene Haarpracht die millionenschwere Echthaarindustrie? Wer profitiert von der haarigen Ware und wer sind die Käufer, die den globalen Handel vorantreiben? Das jährlich erscheinende Bookazine TRICHOTOMY geht diesen Fragestellungen auf den Grund. Investigative Artikel enthüllen die Produktion und Ökonomie der vorwiegend anonymisierten Echthaarindustrie und porträtieren die Menschen und Schicksale 'hinter den Haaren'.
Das Projekt bezieht sich auf das globale Konsumverhalten gegenüber Spielwaren unter den Bedingungen des Gender-Marketings im Hinblick auf die nachteiligen Bedingungen für die Entwicklung des Kindes und der Umwelt.
Gestaltet wurde ein Baukastensystem, das sich keiner geschlechtsspezifischen Zuweisung bedient, und so verhindert, dass Kinder, die sich im binären Rollenbild nicht wiederfinden, ausgegrenzt werden. Das Stecksystem ohne Vorgabe einer Anleitung ermöglicht freie Entfaltung beim Spiel und die Förderung der spielerischen und didaktischen Entwicklung eines Kindes.
Spielen ist eine Art des Kindes sich und seine Umwelt zu begreifen und sich dazu auszudrücken. Es werden nicht nur Fähigkeiten erprobt, sondern auch Verhaltensweisen angeeignet und Identitätsmerkmale definiert. Dadurch erhält das Spielzeug eine Vorbildfunktion. Dieser Vorbildfunktion soll das entworfene Produkt gerecht werden.
Plant viruses are major contributors to crop losses and induce high economic costs worldwide. For reliable, on-site and early detection of plant viral diseases, portable biosensors are of great interest. In this study, a field-effect SiO2-gate electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) sensor was utilized for the label-free electrostatic detection of tobacco mosaic virus (TMV) particles as a model plant pathogen. The capacitive EIS sensor has been characterized regarding its TMV sensitivity by means of constant-capacitance method. The EIS sensor was able to detect biotinylated TMV particles from a solution with a TMV concentration as low as 0.025 nM. A good correlation between the registered EIS sensor signal and the density of adsorbed TMV particles assessed from scanning electron microscopy images of the SiO2-gate chip surface was observed. Additionally, the isoelectric point of the biotinylated TMV particles was determined via zeta potential measurements and the influence of ionic strength of the measurement solution on the TMV-modified EIS sensor signal has been studied.
Warum wandern immer mehr Deutsche in die Türkei aus, obwohl wir denken, dass es uns in Deutschland gut geht? Haben deutsche Auswanderer in der Türkei ein besseres Leben? Diese und weitere Fragen wurden in diesem Projekt genauer beleuchtet. Die Beweggründe der Menschen sind so unterschiedlich wie das Leben selbst. Diese Bachelorarbeit beinhaltet Interviews von früher in Deutschland lebenden Personen, die in die Türkei ausgewandert sind und mit ihnen ihre ganz persönliche Geschichte. Zusammen mit diesem Thema wurde untersucht, wie das aktuelle Leben der Protagonisten in der Türkei ist: soziales Umfeld, das Einleben in eine neue Kultur und die Lebensqualität. Ein persönliches und intimes Interview lag hier besonders im Fokus. Die Arbeit wird mit Fotografien unterstützt, die den Alltag Deutscher in der Türkei zeigen. Mit diesem Projekt werden Vorurteile über die Türkei und die dort lebenden Menschen bestätigt, widerlegt und neue Erkenntnisse zur Frage „warum Deutsche in die Türkei auswandern“ gewonnen.
In Zeiten der COVID-19-Pandemie ist die Aufklärung der Bevölkerung, besonders in Hygiene- und Gesundheitsfragen, wichtiger denn je. Das Deutsche Hygiene-Museum macht sich genau das zur Aufgabe. Unter Einbeziehung des Museumsprofils „Das Museum vom Menschen“ und der Architektur zwischen Bauhaus und Neoklassizismus erhält das Museum ein neues Erscheinungsbild. Dabei wird der Sammlungsaspekt gezielt visualisiert, denn das Museum zeichnet sich durch einen umfangreichen Sammlungsbestand aus. Die heterogene Sammlungsbreite macht es europaweit zu einem Unikat. Da das Museum einen Teil des Gesundheitssystems darstellt, ist das überwiegend rot gehaltene Corporate Design und die Wort-Bild-Marke eine Anlehnung an das Deutsche Rote Kreuz. Das medienübergreifende Erscheinungsbild unterstreicht somit die Werte und Besonderheiten des Museums und hat zusätzlich den Auftrag, über Hygiene und Gesundheit aufzuklären.
In addition to electromobility and alternative drive systems, a focus is set on electrically driven compressors (EDC), with a high potential for increasing the efficiency of internal combustion engines (ICE) and fuel cells [01]. The primary objective is to increase the ICE torque, provided independently of the ICE speed by compressing the intake air and consequently the ICE filling level supported by the compressor. For operation independent from the ICE speed, the EDC compressor is decoupled from the turbine by using an electric compressor motor (CM) instead of the turbine. ICE performances can be increased by the use of EDC where individual compressor parameters are adapted to the respective application area [02] [03]. This task contains great challenges, increased by demands with regard to pollutant reduction while maintaining constant performance and reduced fuel consumption. The FH-Aachen is equipped with an EDC test bench which enables EDC-investigations in various configurations and operating modes. Characteristic properties of different compressors can be determined, which build the basis for a comparison methodology. Subject of this project is the development of a comparison methodology for EDC with an associated evaluation method and a defined overall evaluation method. For the application of this comparison methodology, corresponding series of measurements are carried out on the EDC test bench using an appropriate test device.