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This presentation gives an overview on the importance of joining processes for component fabrication in hydrogen technologies. For that reason, the current need and future research and developement activites are highlighted for the three technological fields: hydrogen storage, transport and use (in terms of the emerging field of additive manufacturing). Finally, some remarks are given for necessary changes in the standardization.

Compound semiconductors (CS) are promising materials for the development of high-power electrical applications. They have low losses, can withstand high temperatures and can operate at very high voltages and currents. This makes them a key technology for the electrification of many high energy applications, especially electromobility and HVDC power lines. The challenge with CS technology is that most of the process technology has to be developed anew to the high standards required by electronic applications. Today, compound semiconductors can be produced in thin layers on top of substrates fabricated from classical crystal growth processes that are already well established. A promising method for this is metal organic vapour phase epitaxy (MOVPE). With this method, many different compounds with semiconducting properties can be synthesized. Additionally, this process technology is a direct thin layer deposition method. Therefore, complex multilayer systems can be generated directly by the deposition process and without the need of doping after growing. There are a number of critical defects that can originate from the deposition process of these thin film devices. Within this project, we intend to develop new correlative imaging and analysis techniques to determine defect types, to quantify defect size and number density, as well as to characterise defects for process optimisation. We report here on the use of spectroscopic ellipsometry and imaging ellipsometry to investigate defects in several different compound semiconductor materials used in high-power electronic devices. The materials we investigated are β-Ga2O3, SiC, GaN, AlN, and AlGaN materials as well as oxidised SiC surfaces. All of these materials have their typical defects and require optimised measurement and analysis schemes for reliable detection and analysis. Spectroscopic ellipsometry is a highly sensitive method for determining the thicknesses and dielectric function of thin layers, yielding potentially a high number of microscopic properties. The combined method between ellipsometry and optical microscopy is called imaging ellipsometry and is especially powerful for the large amount of data it produces. We have analysed defects in SiC- and AlN-based thin film semiconductors as well as characterised the properties of different types of SiO2 layers created on top of SiC monocrystals. We developed ellipsometric models for the data analysis of the different semiconductor materials. If the defects have geometric features, it is useful to combine the ellipsometric analysis with topometry method like interference microscopy and scanning probe microscopy. We have successfully characterised function-critical defects in MOVPE SiC layers and correlated the findings with topography from WLIM measurements. We have developed an imaging ellipsometric measurement methodology that allows to estimate the relative defect area on a surface by a statistical raw data analysis.

Extrusion based 3D concrete printing (3DCP) is a growing technology because of its high potential for automating construction and the new possibilities of design. In conventional construction methods, a sample is taken to be representative for one material batch. However, in 3DCP continuous mixing is used which results in variations during the mixing process. Therefore, one sample is not representative for the entire structure. This leads to the necessity of continuous and real-time process monitoring. This study focuses on the variations of pressure and temperature which are caused by changes in the material due to the ongoing mixing process. Changes in material, which is transported downstream, are influencing sensor signals in different positions with a time delay. In the following, the data is analysed to investigate if the changing material and the so caused change in pressure can be used to calculate volume flow.

Der One-Health-Ansatz hat die Gesundheit von Mensch, Tier und Umwelt im Fokus. Dazu ist eine interdisziplinäre Zusammenarbeit von Akteuren aus Human- und Veterinärmedizin sowie den Umweltwissenschaften notwendig. Ein Ineinandergreifen von methodischen Ansätzen und der Analytik wird angestrebt. Im Zuge der anstehenden Novellierung (2924) der EU-Kommunalabwasserrichtlinie (91/271/EWG) wird die Umsetzung eines One-Health-Ansatzes bereits adressiert. Dazu gehört zum einen der Ausbau und die Prozessüberwachung einer vierten Reinigungsstufe in Klärwerken. Zum anderen ist europaweit die Infrastruktur einer Abwassersurveillance zur Überwachung von Krankheitserregern zu gewährleisten. Dies wird aktuell in Deutschland mit dem Projekt AMELAG ("Abwassermonitoring zur epidemiologischen Lagebewertung") mit zwei Probennahmen pro Woche auf ca. 170 Kläranlagen umgesetzt.

Im Rahmen der weltweiten Corona-Pandemie fordert die EU-Kommission seit März 2021 die systematische Erfassung und Überwachung von SARS-CoV-2 über das Abwasser, welche der Entscheidungsfindung bezüglich bevölkerungsbezogener Maßnahmen dienen soll. Hierbei können Trendanalysen für die epidemiologische Lagebewertung abgeleitet werden, sofern ein großer Anteil des kommunalen Abwassers der Bevölkerung durch das Monitoring abdeckt wird. Die Datenerhebung erfolgt somit unabhängig vom individuellen Test- und Meldeverhalten der Bevölkerung. Eine bedeutende Herausforderung bei der Bestimmung der Gensequenzen mittels polymerase chain reaction (PCR) stellen standortabhängige Faktoren des Einzugsgebietes sowie Schwankungen der Durchflussrate und der Abwasserzusammensetzung dar. Zu den möglichen Ursachen zählen Verdünnungseffekte durch Regen- und Schmelzwasser, Größenunterschiede des kommunalen Entwässerungssystems, Veränderungen der Demografie und Zuflüsse von Indirekteinleitern. Um eine verbesserte Korrelation quantitativ ermittelter Genkopien des SARS-CoV-2 aus der jeweiligen Abwasserprobe mit dem Anteil der infizierten Bevölkerung zu erzeugen, ist eine Normalisierung der PCR Daten vorzunehmen. Neben relativ einfach zu ermittelnden physikalischen Größen, wie der mittleren Durchflussrate oder der Leitfähigkeit, die Aufschlüsse über den Anteil von Fremd- und Regenwasser ermöglichen, können auch anthropogene Marker, wie Spurenstoffe und Surrogatviren im Abwasser, als direkte Indikatoren für menschliche Fäkalien aus dem häuslichen Abwasser dienen. Im Folgenden soll eine vergleichende Untersuchung von vier Spurenstoffen ‒ Koffein (CAF), Carbamazepin (CBZ), Diclofenac (DCF), Isolithocholsäure (ILA) ‒ sowie einem Surrogatvirus (SV) (Pepper mild mottle virus (PMMoV) oder CrAssphage), die Eignung der jeweiligen Paramater als Normalisierungsfaktoren analysieren. Die Untersuchung fand an 19 Standorten über drei Monate im Rahmen einer Studie aus dem Projekt ESI-CorA statt.