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Konkurrierende Diffusion geladener Grundwasserinhaltsstoffe in Festgesteinen

Der Transport gelöster Stoffe in geklüfteten Festgesteinen wird maßgeblich durch den diffusiven Stoffaustausch zwischen dem mobilen Kluft- und dem in der Regel immobilen Porenwasser der Gesteinsmatrix bestimmt. Die Diffusion stellt einen Retardationsprozess in Form einer Zwischenspeicherung und zeitlich stark verzögerten Freisetzung dar. Signifikante Veränderungen dieser Barrierefunktion konnten im Labor durch eine wechselseitige Beeinflussung der Diffusion ionarer Grundwasserinhaltsstoffe nachgewiesen werden. Ziel des Vorhabens ist es, den Einfluß der Ionenstärke auf effektive Diffusionskoeffizienten sowie die wechselseitige Beeinflussung der Diffusion ionarer Grundwasserinhaltsstoffe in hochporösen Kreidegesteinen zu quantifizieren. Existierende Abschätzverfahren zur Prognose effektiver Diffusionskoeffizienten sollen in Abhängigkeit von der Ionenladung der diffundierenden Stoffe sowie der Ionenaktivität in der gesamten wässrigen Phase erweitert werden. Das Vorhaben würde zu einer besseren stoff- und milieuspezifischen Prognose der Matrixdiffusion bzw. des Stofftransportes beitragen und könnte somit einen wesentlichen Beitrag bei der Bewertung von Umweltmaßnahmen in kontaminierten Festgesteinsstandorten leisten.

Teilvorhaben: Charakterisierung der GDL und Formulierung der automobilen Anforderungen^Teilvorhaben: Umsetzung der Konzeptideen in konkrete Modellmaterialien^Teilvorhaben: Mikrostrukturmodellierung^Optimierung der Gasdiffusionsschicht für die Anwendung in Brennstoffzellen für Fahrzeuge (Optigaa 2), Teilvorhaben: Herstellung von Konzeptmustern

Ziel des Vorhabens ist es, mittelfristig eine optimierte Gasdiffusionslage (GDL) der nächsten Generation für Brennstoffzellenanwendungen in Fahrzeugen zu ermöglichen. Hierfür sind grundlegende Arbeiten zum Verständnis von Transportphänomenen innerhalb der GDL notwendig. Es lassen sich folgende technische Teilziele definieren: die Verbesserung der GDL-Visualisierung, die Erarbeitung eines Simulationsmodells für den Stofftransport innerhalb der GDL, die Verbesserung der Methoden zur GDL-Charakterisierung und die Umsetzung der Designvorgaben auf der Mikrostrukturebene auf produktionsrelevante Größen. Zielsetzung der Projektpartner am Lehrstuhl für Technische Elektrochemie der Technischen Universität München ist es, die Zusammenhänge zwischen chemisch-physikalischen Charakteristika der mikroporösen Schicht (MPL) und den effektiven Diffusionskoeffizienten unter verschiedenen Befeuchtungen zu bestimmen. Hierzu sollen Modell-MPLs entwickelt werden, deren Zusammensetzung und Morphologie gezielt variiert wird. Es sollen darüber hinaus neue ex-situ- und in-situ-Methoden entwickelt werden, die es ermöglichen, leistungslimitierende Eigenschaften der Materialien zu identifizieren.

Mikroelektroden und interdigitale Arrays fuer die Elektroanalytik von Schwermetallen

Elektrochemische Impedanzspektren wurden in Hinsicht auf das Einschwingerverhalten (instationaere Impedanz) und den Informationsgehalt stationaerer Spektren untersucht. Explizite Formeln fuer die instationaere Impedanz in einfachen Faellen erlauben es, die Fehler der Impedanzmessung mit Integraltransformation ueber endliche Zeiten zu bestimmen. Eine detaillierte numerische Analyse (nichtlineare Regression mit der SSSS-Methode) von Impedanzspektren der Tl(HG)/TI+-Reaktion lieferte die kinetischen Parameter (z.B. Partialladung, Adsorptionsisothermen und Diffusionskoeffizienten), die fuer elektro-analytische Messverfahren als Modell dienten. Fuer Messungen ueber einen ausreichenden Zeit- bzw. Frequenzbereich kann der analytisch wesentliche Diffusionsterm ohne iterative Verfahren aus den Messdaten ermittelt werden. Dadurch ist es moeglich, auch polarographisch irreversible Reaktionen und Reaktionen mit genuiner oder induzierter Reaktantenadsorption zur Konzentrationsanalytik auszunutzen. Weiterhin wurden Verfahren zur Kalibrierung ohne chemische Additive ausgearbeitet. Hier konnte gezeigt werden, dass rotierende Elektroden oder Mikroelektrodenarrays erlauben, die Elektrodenprozesse unter verschiedenen Bedingungen zu messen und so die Konzentration absolut zu erfassen.

LiB2015: HEBEL - Hochenergiebatterie mit verbessertem Elektrolyt-Separator-Verbund^LiB2015: HEBEL - Hochenergiebatterie mit verbessertem Elektrolyt-Separator-Verbund, LiB2015: HEBEL - Hochenergiebatterie mit verbessertem Elektrolyt-Separator-Verbund

Untersuchung des Einflusses von anthropogen bedingten Aerosolbildungen auf das Klima

Der stationaere Zustand der SO2- und Aerosolkonzentration (3 Groessenklassen) in der Troposphaere wird mit einem zweidimensionalen, globalen Ausbreitungsmodell (geographische Breite, Hoehe) berechnet. Die verwendeten, jahreszeitlich gemittelten Modellparameter - wie Advektionsgeschwindigkeit und Diffusionskoeffizienten sowie Temperatur, Bedeckung (6 Wolkenklassen), relative Feuchte und OH-Radikalen-Konzentration - entstammen langjaehrigen Beobachtungen bzw. Modelluntersuchungen. Die Ergebnisse verschiedener Szenarien werden verwendet, um Strahlungstransportrechnungen mit der Delta-Eddington-Methode durchzufuehren. Aenderungen der lokalen planetaren Albedo sowie Nettoflussaenderungen aufgrund der anthropogenen Emission von SO2 und Teilchen werden berechnet. Da die optischen Eigenschaften anthropogenen Aerosols nicht genau bekannt sind, wird der moegliche Bereich des Absorptionsvermoegens durch zwei Annahmen beruecksichtigt.

Stoffuebergang in der Grenzschicht an Biofilmsystemen

Biofilmsysteme haben einen bedeutsamen Anteil am Umsatz von verschiedensten Stoffen sowohl in der Techno- als auch in der Biosphaere. Substratumsatz und Stofftransport in Biofilmsystemen lassen sich seit etwa 10 Jahren mit bestehenden Modellen relativ gut beschreiben. Fuer die Beschreibung des Stoffuebergangs an der Grenzschicht Wasser/Biofilm muss aber immer noch auf Vereinfachungen zurueckgegriffen werden. Mit Hilfe der Mikroelektrodentechnik soll in den Forschungsvorhaben der Stoffuebergang untersucht werden. Die Versuche werden in einem Rohrreaktor durchgefuehrt. Ziel ist die Formulierung eines Stoffuebergangsmodells, welches den diffusiven und konvektiven Stofftransport einschiesslich der parallel ablaufenden Reaktion beruecksichtigt.

Diffusionskoeffizienten labiler Spurengase zur Beschreibung heterogener Prozesse in der Atmosphaere

Es werden Gasphasendiffusionskoeffizienten im Temperaturbereich von 200-330K mit zwei unabhaengigen Verfahren gemessen. Das Arrested-Flow-Verfahren eignet sich besonders zur Messung der Diffusion von instabilen Substanzen wie Ozon und Distickstoffpentoxid. Das Doppelrohrverfahren eignet sich besonders fuer adsorbierende Spurengase wie Stickstoffdioxid und Distickstofftetroxid.

Diffusionskoeffizienten labiler Spurengase zur Beschreibung heterogener Prozesse in der Atmosphaere, Diffusionskoeffizienten labiler Spurengase zur Beschreibung heterogener Prozesse in der Atmosphaere

Wasser- und Stoffdynamik in Agrar-Oekosystemen. Teilprojekt C5: Messung von Diffusionskoeffizienten wichtiger Herbizide in natuerlichen Bodenmatrices

Projekt C5 befasst sich mit der Messung von Dampfdruecken ausgewaehlter Herbizide und deren Diffusionskoeffizienten in poroesen Medien. Diese Daten ermoeglichen es, Aussagen ueber das dynamische Verhalten dieser Substanzen innerhalb des Bodens zu machen. Durch die Validierung bereits bestehender Modelle sollen Voraussagen ueber die Herbizidverlagerung in Boeden gemacht werden, dh, der Volatisationsprozess soll simuliert werden.

Der Einfluss des Bodengefueges auf Transportkoeffizienten fuer Wasserleitung und Gasdiffusion

Die Porenraumgliederung des Bodens in einzelne Porengroessenbereiche wird vom Bodengefuege gepraegt. Fuer die Transportprozesse bei Wasserleitung und Gasdiffusion sind nicht nur die Volumenanteile einzelner Porengroessenklassen, sondern auch die Verbindung der Poren wichtig. Die Kontinuitaet der Poren soll fuer verschiedene Gefuegeformen abgeleitet werden.

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