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Überblick
Wir bearbeiten Fragestellungen zur Durchführung chemischer Reaktionen im technischem Maßstab und Apparatedesign. Weitere Arbeitsgebiete sind die Herstellung poröser Materialien, funktionaler Nanopartikel und Membrane.
Elektrifizierung chemischer Prozesse
Die Nutzung elektrischer Energie ermöglicht eine neue Gestaltung von technischen Apparaten. Dazu gehört die Reaktionsführung bei sehr hohen Temperaturen, die indirekte Beheizung durch Felder und eine sehr lokale Wärmefreisetzuhg durch Strom. In Verbindung mit neuen Fertigungsmöglichkeiten (3D-Druck), kleinen Abmessungen und hoher Wärmerückgewinnung ergeben sich neue Konzepte für technische Reaktionen.
Virtuelles Materialdesign
Eine grundlagenbasierte („first principles“) Beschreibung technischer Prozesse gelingt unter Anwendung moderner Berechnungsmethoden auf kleinen Skalen.In vielen Fällen können diese Ergebnisse aber nicht unmittelbar auf die Prozessskala übertragen werden. Ein Schwerpunkt der theoretischen Arbeiten ist daher die Übertragung von der Mikroskala zur Prozessskala. Gelingt dieser Schritt, können Materialstrukturen „virtuell“ optimiert werden ohne aufwändige Versuchsreihen.
Upscaling von der Mikroskala zum Prozessmodell
Der Wärme- und Stofftransport in einem porösen Medium lässt sich auf der Porenskale mit Hilfe der Fluiddynamik beschreiben. Die direkte Übertragung auf eine Adsorptionsprozess ist nicht möglich, sondern erfordert die Beschreibung mittels "effektiver" Transportansätze für den Transport. Es besteht damit die Notwendigkeit Berechnungen auf der Mikroskale (hier: ortsaufgelöster Transport im porösen Medium) auf die Prozessskala zu übertragen. Die Erarbeitung einer Beschreibung auf der Mikroskale und die Vergröberung (Upscaling) von der Mikro- auf die Makroskala ist ein Schwerpunkt aktueller Arbeiten.
Polymer- und Membrantechnik
Die Gruppe arbeitet auf dem Gebiet von Membranen auf Polymerbasis für verschiedene elektrochemische Anwendungen, z. Brennstoffzellen (NT-PEM und HT-PEM) sowie Redox-Flow-Batterien und Wasserelektrolyse.
Ansprechpersonen
Ulrich Nieken
Prof. Dr.-Ing.Institutsleiter
Martina Guttroff
Sekretärin