Arbeitsgruppe Prozessmesstechnik und Spektroskopie
Leitung: Prof. Dr.-Ing. Johannes Kiefer
Die präzise Bestimmung von thermodynamischen Zustandsgrößen und physikochemischen Eigenschaften in verfahrenstechnischen Prozessen und Systemen ist die Grundlage für eine nachhaltige Prozessgestaltung und effiziente Prozessführung. In der Arbeitsgruppe Prozessmesstechnik und Spektroskopie werden deshalb Methoden entwickelt, die die experimentelle Bestimmung solcher Parameter und somit eine grundlegende Prozesscharakterisierung ermöglichen. Ein wichtiges Ziel ist es dabei, die Vorgänge auf molekularer und mikroskopischer Ebene zu verstehen und die Zusammenhänge mit dem makroskopischen Verhalten zu entschlüsseln. Zu diesem Zweck werden häufig optische und spektroskopische Messmethoden eingesetzt. Das heißt, man nutzt die Wechselwirkungen von Licht und Materie, um berührungslos mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung an die gewünschten Informationen zu gelangen. Typische Messgrößen sind die Temperatur und die chemische Zusammensetzung, aber die Methoden erlauben auch eine Analyse der Molekülstruktur und die Charakterisierung von molekularen Wechselwirkungen. Die Anwendungen kommen aus allen Bereichen der Verfahrenstechnik, der Chemie und der Lebenswissenschaften. Um einen Eindruck zu erhalten, sind im Folgenden einige konkrete Projekte aufgeführt.
Überwachung technischer Prozesse in der Flüssigphase
- Monitoring der elektrochemischen Oxidation von Methanol in einer Alkohol-Brennstoffzelle
- Bestimmung der Brennstoffkonzentration
- Bestimmung der Faraday-Effizienz
- Untersuchung von Verlustmechanismen
- Überwachung einer Rektifikationskolonne
- Bestimmung der Produktzusammensetzung
- Vergleich verfahrenstechnischer Strategien mit variierten Einstellungen
[1] F.M. Zehentbauer, E.J. Bain, J. Kiefer, "Multiple parameter monitoring in a direct methanol fuel cell", Measurement Science and Technology 23, 045602, 6 pp (2012).
[2] H.C. Struthers, F.M. Zehentbauer, E. Ono-Sorhue, J. Kiefer, "Chemical composition monitoring in a batch distillation process using Raman spectroscopy", Industrial & Engineering Chemistry Research 50, 12824-12830 (2011).
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| Abb.: Schematischer Aufbau zur Untersuchung von Brennstoffzellen |
