04 Fakultät Energie-, Verfahrens- und Biotechnik

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Institute: search.filters.UBSInstitut.Institut für Chemische VerfahrenstechnikAuthor: search.filters.author.Eigenberger, Gerhart

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    Acid-base flow battery, based on reverse electrodialysis with bi-polar membranes : stack experiments
    (2020) Xia, Jiabing; Eigenberger, Gerhart; Strathmann, Heinrich; Nieken, Ulrich
    Neutralization of acid and base to produce electricity in the process of reverse electrodialysis with bipolar membranes (REDBP) presents an interesting but until now fairly overlooked flow battery concept. Previously, we presented single-cell experiments, which explain the principle and discuss the potential of this process. In this contribution, we discuss experiments with REDBP stacks at lab scale, consisting of 5 to 20 repeating cell units. They demonstrate that the single-cell results can be extrapolated to respective stacks, although additional losses have to be considered. As in other flow battery stacks, losses by shunt currents through the parallel electrolyte feed/exit lines increases with the number of connected cell units, whereas the relative importance of electrode losses decreases with increasing cell number. Experimental results are presented with 1 mole L^-1 acid (HCl) and base (NaOH) for open circuit as well as for charge and discharge with up to 18 mA/cm2 current density. Measures to further increase the effciency of this novel flow battery concept are discussed.
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    Numerical methods for the simulation of chemical engineering processes
    (1994) Dieterich, Erwin; Sorescu, Gheorge; Eigenberger, Gerhart
    Fundamental aspects and the current state of the art in simulating the dynamic and steady-state behavior of chemical engineering processes are discussed. The discretization of the spatial derivatives in the equations of change leads to a system of differential algebraic equations (DAE), consisting of ordinary differential equations in the time domain, and algebraic equations. The present paper discusses the necessary steps to solve the DAE, and mentions proven standard software for these steps as well as for the solution of the differential algebraic equations as a whole.
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    Problems of mathematical modelling of industrial fixed-bed reactors
    (1986) Eigenberger, Gerhart; Ruppel, Wilhelm
    Modelling and computer simulation for the purpose of design and operation of industrial fixed-bed reactors are discussed with the aid of examples. Emphasis is laid upon difficulties and problems arising from aiming at an adequate model formulation. The following aspects are discussed in some detail: 1) The influence of heat and mass transport in the catalyst pellet, especially with complex reactions. 2) Relationships between radial heat transfer and radial flow profile and its influence upon the temperature profile in packed tubes with or without heat generation by reaction. 3) Problems of adequate modelling of catalyst activity changes during the course of operation. 4) Scale-up problem of multitubular fixed-bed reactors, i.e. the problem of achieving and maintaining the same operating conditions in and around all the tubes of the bundle.
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    Fixed bed reactors
    (1992) Eigenberger, Gerhart
    Catalytic fixed-bed reactors are the most important type of reactor for the synthesis of largescale basic chemicals and intermediates. In these reactors, the reaction takes place in the form of a heterogeneously catalyzed gas reaction on the surface of catalysts that are arranged as a socalled fixed bed in the reactor. In addition to the synthesis of valuable chemicals, fixed-bed reactors have been increasingly used in recent years to treat harmful and toxic substances. For example, the reaction chambers used to remove nitrogen oxides from power station flue gases constitute the largest type of fixed-bed reactors as regards reactor volume and throughput, while automobile exhaust purification represents by far the most widely employed application of fixed-bed reactors.
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    Regelung eines instationär betriebenen Festbettreaktors mit Fuzzy-Kontrollregeln
    (1993) Nieken, Ulrich; Kolios, Gregorios; Eigenberger, Gerhart
    Katalytiscbe Abluftreinigung in Reaktoren mit periodischer Strömungsumkehr erlaubt einen autothermen Betrieb bis zu niedrigen Schadstoffkonzentrationen. Bei höheren Schadstoffkonzentrationen ermöglicht ein Mittenabzug die vollständige Auskopplung der Verbrennungswärme. Aufgabe der Regelung ist es, den gezündeten Zustand bei geringen Rohgaskonzentrationen durch Zugabe von Stützgas aufrechtzuerhalten und bei höheren Konzentrationen Reaktionswärme in Form eines heißen Teilgassstromes zurückzugewinnen. Ein konventioneller Reglerentwurf gestaltet sich in diesem Fall als schwierig, da der Reaktor keinen definierten Arbeitspunkt besitzt, sondern nur im gezündeten Zustand gehalten werden muß, wobei er sich aufgrund der direkten Kopplung von chemischer Reaktion und Wärmetausch stark nichtlinear verhält. Aus diesem Grund werden die Methoden der Fuzzy-Regelung ausgewählt und an einem Reaktor im Labormaßstab erprobt. Im folgenden wird zunächst kurz auf das Prinzip der katalytischen Oxidation mit periodisch wechselnder Strömungsrichtung eingegangen, um die Wahl der Reglerein- und Ausgangsgrößen zu begründen. Anschließend werden der Aufbau des Fuzzy-Reglers skizziert und die erzielten Versuchsergebnisse diskutiert.
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    Analyse von Stoffwechselprozessen mit der Fermentationskalorimetrie
    (1993) Meier-Schneiders, Martin; Grosshans, Ulrich; Busch, Claudia; Eigenberger, Gerhart
    Biologische Aktivität ist mit der Freisetzung von Wärmeenergie verbunden. Die Wärmeproduktion ist dabei proportional zur gesamten Stoffwechselaktivität. Da Wärme kontinuierlich entsteht, eignet sie sich zur Nutzung als On-Iine-Signal. Kalorimetrische Methoden werden in den Biowissenschaften bereits seit Jahrzehnten verwendet. Fermentationskalorimetrie ist eine neu entwickelte Meßtechnik, die insbesondere für die kalorimetrische Vermessung biotechnisch relevanter Fermentationen im Labormaßstab gedacht ist.
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    Modellierung und numerische Simulation von G/L-Blasen-Strömungen
    (1994) Sokolichin, Alexander; Becker, Stefan; Eigenberger, Gerhart
    In den letzten Jahren zeigt sich ein Trend zu einer detaillierteren modellmäßigen Beschreibung der Hydrodynamik von Gas(G)/Liquid(L)-Reaktoren, wie z. B. Blasensäulen. Die genauere Erfassung der Hydrodynamik wird dabei als Voraussetzung für eine bessere Reaktorauslegung betrachtet. Wegen der Komplexität der Vorgänge scheint eine enge Kopplung von Experiment und Simulation erforderlich. Über erste Ergebnisse aus einem entsprechenden Forschungsprojekt wird nachstehend berichtet.
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    Elektrodialytische Regenerierung von Ionenaustauscher-Harzen
    (1993) Johann, Jürgen; Eigenberger, Gerhart
    Ionenaustauscher-Harze werden überwiegend zur Abtrennung unenwünschter Ionen aus wäßrigen Lösungen eingesetzt. Die Arbeitskapazität der Harze ist jedoch beschränkt. Deswegen müssen die Harze von Zeit zu Zeit regeneriert werden. Die Regenerierung wird meist im Gegenstrom, bei der Wasservollentsalzung mit Säure und Lauge, bei der Enthärtung mit einer NaCl-Lösung, durchgeführt. Nachteilig ist dabei vor allem der überstochiometrische Bedarf an Regenerierchemikalien, insbesondere bei stark sauren Kationenaustauscher-Harzen. Des weiteren ist im Falle schwermetallionenhaltiger Regenerate eine zusäzliche Aufbereitung derselben z. B. durch Fällung notwendig. Ein neueres Verfahren ist die elektrodialytische Regenerierung der Harze.Die nachstehend beschriebenen experimentellen Ergebnisse am Beispiel der Cu-Ionenabtrennung zeigen die Vorteile im Vergleich zu den herkömmlichen Regenerierverfahren.
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    Direct electrodialysis of fermentation broth with periodic removal of fouling layers
    (1992) Kuppinger, Franz-Felix; Busch, Claudia; Eigenberger, Gerhart
    In the present investigation the fermentation broth is fed directly into the electrodialysis module without prefiltration. Under these conditions a biofouling layer of living and dead parts of the fermentation broth builds up primarily on the anion exchange membranes. The mainly negatively charged fouling producers, for example protein ions, are transported by the electric field to the anion exchange membranes.
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    Neue Entwicklungen und Einsatzbereiche elektrodialytischer Membranverfahren
    (1994) Kuppinger, Felix; Rapp, Hans-Jürgen; Eigenberger, Gerhart
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