Abschlussarbeit

3D Wirbelfeldmessung an modifizierten Ionentauschermembranen mittels µPIV

Steckbrief

Eckdaten

Einrichtung:
Chemische Verfahrenstechnik
Typ:
Masterarbeit
Schwerpunkt:
Experimentell / Konstruktiv
Datum:
2019-10-01

Betreuer

Die Verfügbarkeit von Trinkwasser ist eine der großen Herausforderungen der kommenden Jahrzehnte. Heutzutage wird schon an mehreren Lösungen geforscht. Aufreinigung von Salzwasser mittels Ionentauschermembranen ist ein vielversprechendes verfügbares Verfahren. In der sogenannten Elektrodialyse wird Brackwasser entsalzen und so zu Trinkwasser. Es gibt außerdem interessante Anwendungen in RedOx-Flow Batterien und der Mikrofluidik.

Bei der Elektrodialyse mit hohen Spannungen entstehen Verwirbelungen an der Membranoberfläche. Diese Wirbel führen zur Durchmischung der laminaren Grenzschicht und so zu höherem Ionentransport durch die Membran. Aus diesem Grund wird eine frühe Wirbelbildung und starke Ausprägung der Wirbel angestrebt. Wir haben gezeigt, dass bedruckte Ionentauschermembranen genau diesen Effekt erzielen. Bisher ist die Entstehung der Wirbel nicht genau verstanden.

Das Ziel dieser Arbeit ist die Visualisierung und Analyse der Wirbelausbildung an unterschiedlich modifizierten Membranoberflächen. Dafür werden Wirbel an Mikrogel-modifizierte Membranen mittels microPIV mit hoher zeitlicher und örtlicher Auflösung in 3D rekonstruiert. Dafür werden dem Elektrolyten fluoreszierende Tracerpartikel beigesetzt. Mit einem Hochgeschwindigkeitslaser (bis zu 50 kHz) werden diese Partikel angeregt und deren Bewegung durch ein Stereomikroskop mit zwei Hochgeschwindingkeitskameras aufgezeichnet. Aus diesen Aufnahmen können die Partikelbewegungen in 3D rekonstruiert werden. Diese Daten werden dann in Paraview und MatLab weiterverarbeitet um genaure Aussagen über das turbulente Wirbelbild treffen zu können.

Du bringst mit:

  • Eigeninitiative
  • Handwerkliches Geschick
  • Interesse an 3D-Druck, Mikrofluidik, Strömungsdynamik und Elektrochemie

Das erwartest du:

  • Nutzung einer spannende und herausfordernden Messmethodik (highspeed-stereo-micro PIV)
  • Tieferen Einblick in ein aktuelles relevantes Forschungsthema (Kooperationen mit Stanford (USA), Twente (Niederlande), KUBSU (Russland))
  • Anwendung verschiedener neuartiger Fertigungs- und Messverfahren (3d-Druck, µPIV)

Meldet euch gerne per Email bei mir (mit CV und Notenübersicht) und wir vereinbaren ein persönliches Gespräch. Ich freue mich auf eure Nachricht