Neue Modelle beschreiben, wie gelöste Chemikalien auf elektrische Ströme reagieren
Elektrifizierte chemische Lösungen werden in technischen Anwendungen auf der ganzen modernen Welt verwendet, von der Energieerzeugung und -speicherung bis hin zu einer breiten Palette von industriellen Prozessen. Gelöste Chemikalien können sich aber unvorhersehbar verhalten, wenn sie einem elektrischen Strom ausgesetzt werden, und dieses Verhalten ist sehr schwer zu modellieren. Die Bewältigung dieser Herausforderung würde es Wissenschaftlern ermöglichen, mithilfe genauerer Modelle neue elektrochemische Prozesse leichter zu entwickeln. Aus diesem Grund machte sich die EU-geförderte Initiative COTRAPHEN (Coupled ion- and volume-transfer phenomena in heterogeneous systems: Modeling, experiment and applications in clean energy, micro-analysis and water treatment) daran, eine Reihe von Experimenten zu entwickeln, die Daten für neue Modelle dieser Systeme bieten könnten. COTRAPHEN führte Mathematiker, Chemiker und Physiker zusammen, um diese Probleme auf eine multidisziplinäre Weise anzugehen. Diese Forscher schufen Experimente, die Daten für bestimmte Modelle liefern würden, und arbeiteten an besseren Möglichkeiten, um Systeme zu modellieren, wo Experimente nicht möglich waren. Zu den Systemen, an denen COTRAPHEN arbeitete, gehören stromlose elektrophoretische Abscheidung, beliebige Mischelektrolytlösungen, Membran-Elektroden-Einheiten für Brennstoffzellen und Ionenaustauschmembranen. Die Forscher schufen experimentelle Systeme für gepulste Stromelektrodialyse, die Ströme an nanoskopischen Schnittstellen begrenzen, und für elektrophoretische Abscheidung in Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen. Sie schufen oder verbesserten Modelle der elektrophoretischen Abscheidung, der Überstrombegrenzungsübertragung während der Elektrodialyse und für Elektrokonvektion aufgrund von welligen Membranoberflächen. Die Ergebnisse dieses Projekts werden Forschern zugutekommen, die an sauberen Energiequellen, Wasseraufbereitung und anderen Umwelt- und industriellen Technologien arbeiten.
