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Chem. Ing. Tech. 2014, 86, No. 9, 1615–1632 © 2014 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.cit-journal.com
22 Zugang zu nicht messbaren Eigenschaften
V22.01
Photonic Crystal Fiber Microreactor for In Situ Sensingand PhotocatalysisProf. B. J. M. Etzold1) (E-Mail: [email protected]), M. Schmidt2), Dr. T. G. Euser1), Prof. P. S. J. Russell1), Prof. P. Wasserscheid2),Dr. A. M. Cubillas2)
1)Max Planck Institut für die Physik des Lichts, Günther-Scharowsky-Straße 1, Geb. 24, D-91058 Erlangen, Germany2)Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik, Egerlandstraße 3, D-91058 Erlangen,
Germany
DOI: 10.1002/cite.201450116
Hollow-core photonic crystal fiber (HC-PCF) consists of a microscale centralhollow core surrounded by a periodic ar-ray of smaller channels. This arrange-ment tightly confines light to the coreover very long path lengths. Solutions ofchemicals can be loaded into the hollowchannels, so that they strongly interactwith guided light in the central core.The resulting optofluidic HC-PCF canbe employed as a versatile chemical sen-sor and efficient microreactor [1, 2].
Here, we review our recent workon liquid-phase catalytic reactions inHC-PCF microreactors. In the homo-geneously catalyzed degradation ofmethylene blue dye it is demonstratedthat the reaction progress can be moni-tored in situ with high sensitivity via ab-sorption spectroscopy. Furthermore, theHC-PCF was turned into a catalyticallyactive heterogeneous microreactor by se-lectively depositing noble-metal catalystnanoparticles on its central core chan-
nel. Importantly, the excellent transmis-sion properties of the fiber were notsignificantly impaired. The catalytic hy-drogenation of azobenzene was demon-strated in such continuous-flow HC-PCF microreactor.
[1] A. M. Cubillas et al., Chem. Soc. Rev.2013, 42 (22), 8629.
[2] M. Schmidt et al., ChemCatChem 2013, 5(3), 641.
V22.02
Numerische Simulation mechanischer Spannungen innerhalbeiner 3D-Elektrodenmikrostruktur von Lithium-Ionen-BatterienM. Kespe1) (E-Mail: [email protected]), Prof. Dr. W. Dörfler2), Prof. Dr.-Ing. H. Nirschl1)
1)Karlsruher Instiut für Technologie (KIT), Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik, Straße am Forum 8, D-76131 Karlsruhe,Germany
2)Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte und Numerische Mathematik II, Kaiserstraße 89–93, D-76133 Karlsruhe,Germany
DOI: 10.1002/cite.201450536
Bei der Weiterentwicklung von Lithium-Ionen-Batterien ist die Steigerung derZyklenstabilität von besonderem Inte-resse. Als eine der Ursachen für den imVerlauf der Zyklisierung der Batterienauftretenden Kapazitätsverlust wurdenmechanische Spannungen identifiziert,die bei der reversiblen Einlagerung vonLithium in das aktive Partikelmaterialentstehen und dabei zur Degradationder Batterieelektroden beitragen kön-nen.
Um den Einfluss der Mikrostruktureiner Lithium-Ionen-Batterieelektrodeauf die entstehenden interkalationsindu-zierten mechanischen Spannungen ab-zuschätzen, wurde ein ortsaufgelöstes3D-Modell einer Lithium-Ionen-Batterieentwickelt. In dem Modell wird eineelektrochemische Halbzelle betrachtet,wobei angenommen wird, dass die An-ode aus metallischem Lithium besteht.Die Kathode hingegen besteht aus un-terschiedlich angeordneten, bidispersverteilten, sphärischen Partikeln. Das
Elektrolyt, das den Raum zwischen derAnode und den aktiven Partikeln derKathode füllt, wird als starres, ionischleitendes Kontinuum angenommen.Zur Reduktion der benötigten Rechen-zeit wird stets eine in zwei Raumrich-tungen periodische Einheitszelle be-trachtet.
Im Fokus stehen die Ergebnisse dernumerischen Untersuchungen zumEinfluss der Elektrodenmikrostrukturauf die entstehenden interkalationsindu-zierten mechanischen Spannungen.
22 Zugang zu nicht messbaren Eigenschaften 1615ChemieIngenieurTechnik
