Prof. Sundmacher
Prof. Dr.-Ing. habil. Kai Sundmacher
Institut für Verfahrenstechnik (IVT)
Aktuelle Projekte
"Mehrstufige katalytische Produktionssyysteme für die Feinchemie durch integriertes Design von Molekülen, Materialien und Prozessen (IMPD4Cat)"
Laufzeit: 01.10.2023 bis 30.09.2027
Kooperationsprojekt in der Forschergruppe 5538 Mehrstufige katalytische Produktionssysteme für die Feinchemie durch integriertes Design von Molekülen, Materialien und Prozessen.
Teilprojekt SP6
"Integriertes computergestütztes Molekül-, Material- und Prozessdesign für die mehrstufige katalytische Umwandlung von Olefinen in alpha-Aminosäuren und beta- Aminoalkohole
Autonome Regelung einer Prozesskette zur CO2-Karbonisierung unter Verwendung von Bergbauabfällen
Laufzeit: 01.01.2023 bis 31.12.2025
Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer autonomen und selbst-lernenden Prozesskette, um aus CO2
und Bergbauabfällen über die Karbonatbildung einen schwer löslichen Feststoff herzustellen. Dabei werden in vier Schritten
1. Calcium- und Magnesiuminonen aus dem Mineral herausgelöst, 2. die entstandene Suspension filtriert,
um 3. in der wässrigen Lösung bei einem pH-Wechsel-Prozess unter Zugabe von CO2
die gezielte Bildung von Calciumkarbonat und Magnesiumkarbonat hervorzurufen und dann 4. die Feststoffe abzuzentrifugieren.
Dabei soll der Prozess auch bei Änderungen in den Anfangs- und Randbedingungen autonom
die optimalen Bedingungen zur gezielten Herstellung der Feststoffe finden und einstellen,
um damit die gewünschten Produkteigenschaften zu erzielen und möglichst wenig Energie zu verbrauchen.
Das Projekt ist eingebettet in den SPP2364 und wird gemeinsam mit Kollegen am KIT Karlsruhe und der TU Kaiserslautern bearbeitet.
Autonome Regelung einer Prozesskette zur Karbonatbildung aus CO2 unter Einsatz von Bergbauabfällen
Laufzeit: 01.12.2022 bis 31.12.2025
Eine Prozesskette, beginnend mit der Auslösung von Calcium und Magnesium aus Begbauabfällen mit sauren Lösungen, der Filtration der Suspension bis hin zur Endverarbeitung der Lösung in einem pH-Wechsel-Prozess unter Einsatz von CO2 unter höherem Druck und Zugabe von Base zur gezielten Herstellung von Calcium- und Magnesiumkarbonat als schwerlöslichen Fällungsprodukten soll unter wechselden Bedingungen der Ausgangsmeatrialien und Prozessumgebung optimal gesteuert und autonom geregelt werden. In Kooperation mit der TU Kaiserslautern (Regelung) und des KIT (Auslösung und Filtration) soll in Magdeburg im Rahemn des SPP2364 der komplexe Prozess in einer Miniplant als Pilotanlage aufgebaut, detailliert untersucht und optimiert werden.
Smart Process Systems for a Green Carbon-based Chemical Production in a Sustainable Society
Laufzeit: 01.06.2023 bis 31.12.2025
Smart Process Systems for a Green Carbon-based Chemical Production in a Sustainable Society
The SmartProSys research initiative aims to replace fossil raw materials in chemical production with renewable carbon sources, thus contributing to a carbon-neutral society. It follows a system-oriented strategy and investigates resource-efficient degradation and synthesis strategies at process level, intelligent catalytic conversions at molecular level, and economic and societal impacts at a higher system level. The complexity of the system requires the development of powerful computational and machine learning methods for the design, simulation, optimization and control of the system. SmartProSys involves researchers from the fields of systems-oriented process engineering, chemistry, mathematics, logistics, political science, and psychology.
Abgeschlossene Projekte
SFB/TR 63: Integrierte chemische Prozesse in flüssigen Mehrphasensystemen - TP B1: Optimale Reaktionsführung in flüssigen Mehrphasensystemen / 3. Förderperiode
Laufzeit: 01.01.2018 bis 30.06.2022
Das Teilprojekt B1 hat zum Ziel, Methoden zur Ermittlung der optimalen Reaktionsführung für flüssige Mehrphasensysteme zu entwickeln und exemplarisch auf die Hydroformylierung langkettiger Alkene anzuwenden. Dabei übernimmt es wichtige Funktionen innerhalb des SFB/TR. Zum Einen wird eine Methodik für die optimale Reaktionsführung und die ideale Reaktorgestaltung als generische Fragestellung entwickelt. Zum Anderen werden konkrete Reaktorkonzepte für den im SFB/TR behandelten Hydroformylierungsprozess langkettiger Alkene in temperaturgesteuerten Lösungsmittelsystemen entworfen. Diese werden apparativ realisiert und hinsichtlich ihres reaktionstechnischen und strömungstechnischen Realverhaltens charakterisiert. Danach wird der resultierende optimale Reaktor in Kooperation mit dem Teilprojekt B5 in eine Mini-plant integriert, um das Reaktorverhalten im Gesamtprozess mit geschlossen Rückführungsströmen zu untersuchen und robust auszulegen. Das Teilprojekt B1 übernimmt dabei eine wichtige Brückenfunktion für den SFB/TR, indem es alle drei Projektbereiche miteinander verknüpft.
"Computergestützter Entwurf von stark eutekischen Lösungsmitteln für Trennprozesse zur Separation von Naturstoffen aus füssigen Gemischen"
Laufzeit: 01.04.2019 bis 31.03.2022
The poject focueson the development ofa model-based methodology for systematic component selection and process design for Deep Eutectic Solvents (DES) to be used as mass separation agents in liquid-liquid extraction of target molecules from natural product mixtures. The extraction to tocopherol (Vitamin E) from deodorizer distillate (tocopherol/ methylinoleate), a valuable stream from the vegetable oil production, is taken as example of practical relevance.
"Mehrskalen-Analyse und rationaler Entwurf von dynamisch betriebenen, integrierten Kathalysator-Reaktor-Systemen für die Methanisierung von CO2"
Laufzeit: 01.10.2018 bis 30.09.2021
Power-to-Methane ist ein Konzept zur chemischen Speicherung von überschüssiger elektrischer Energie, die aus erneuerbaren Quellen, wie zum Beispiel Wind- und Solarkraft, gewonnen wird. Die überschüssige Energie dient hierbei zunächst zur Gewinnung von Wasserstoff durch die Elektrolyse von Wasser. Der Wasserstoff wird anschließend mit Kohlenstoffdioxid, welches beispielsweise aus Kraftwerken, industriellen Prozessen (z. B. Stahl- und Zementindustrie) oder aus Biogasanalgen stammt, zu Methan katalytisch umgesetzt. Das erhaltene Methan kann in das vorhandene Erdgasnetz eingespeist werden oder als Ausgangsstoff für die chemische Industrie verwendet werden. Um große Zwischenspeicher zu vermeiden, ist es vorteilhaft die eingesetzten katalytischen Festbett-Reaktoren flexibel, entsprechend des vorhandenen Energieüberschusses, zu betreiben.
Die Auswirkungen der dynamischen Betriebsweise auf die eingesetzten Methanisierungs-Katalysatoren ist jedoch noch nicht ausreichend erforscht und verstanden. Allerdings ist bereits bekannt, dass die Katalysatorstruktur, welche dessen Aktivität und Stabilität in hohem Maße beeinflusst, von den vorhandenen Reaktionsbedingungen abhängt und sich zum Beispiel durch Phasenumwandlung und Sinterung verändern kann. Zusätzlich beeinflussen Speichergrößen, wie zum Beispiel die Wärmekapazität des Katalysators, die zeitliche Veränderung des Systems. Im Rahmen dieses Projekts erfolgt in Zusammenarbeit mit der Universität Leipzig und dem Karlsruher Institut für Technologie eine dynamische Multiskalenanalyse und Modellierung der zugrundeliegenden chemischen und physikalischen Vorgänge vom aktiven Zentrum bis zur Reaktorskala. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen zum Entwurf eines neuartigen Katalysator-Reaktor-Systems dienen, welches in der Lage ist dauerhaft mit dynamischen Lastwechseln effizient betrieben zu werden.
Numerische Lösungsverfahren für gekoppelte Populationsbilanzsysteme zur dynamischen Simulation multivariater Feststoffprozesse am Beispiel der formselektiven Kristallisation
Laufzeit: 01.10.2017 bis 31.12.2019
Feststoffprozesse in der Verfahrenstechnik lassen sich durch Populationsbilanzsysteme beschreiben. Hierbei handelt es sich im Allgemeinen um ein gekoppeltes System von partiellen Differential-gleichungen zur Charakterisierung der kontinuierlichen Phase, und einer Populationsbilanzgleichung zur Beschreibung der Feststoffphase.
Im Rahmen dieses Projektes sollen in Kooperation mit dem WIAS-Berlin, sowie der TU Hamburg Harburg neue Verfahren zur effizienten und akkuraten Lösung solcher Populationsbilanzsysteme entwickelt werden. Dies soll am Beispiel der formselektiven Kristallisation erfolgen. Zur Simulation der formselektiven Kristallisation werden neben geeigneten Lösungsverfahren auch formspezifische Kristallisationskinetiken, wie z.B. Wachstums- oder Agglomerationsraten benötigt, welche in verschiedenen Versuchsanlagen bestimmt werden sollen. Mit Hilfe der gewonnenen Kinetiken, sowie der entwickelten numerischen Lösungsverfahren, soll abschließend ein Prozess zur kontinuierlichen formselektiven Kristallisation entworfen und optimiert werden.
"Modellgestützte Reaktoroptimierung für eine Gasphasensynthese"
Laufzeit: 01.01.2017 bis 31.12.2018
Für eine Gasphasensynthese werden Modelle entwickelt, die die Reaktions- und Transportmechanismen in einem Rohrreaktor verbinden. Durch die Simulation soll ein verbessertes Design und eine optimale Betriebsweise des Reaktors entwickelt werden.
Durchführung von Untersuchungen zur formgesteuerten Methionenkristallisation
Laufzeit: 01.06.2018 bis 31.10.2018
Die Kristallisation von Aminosäuren als Zwischenschritt eines Trennprozesses
wird unter dem Aspekt der Änderung der Lösungsmittelzusammensetzung
zur Untersuchung der Kristallform und Agglomeration experimentell
und simulativ untersucht, um daraus verbesserte Bedingungen
für die darauf folgende Weiterverarbeitung abzuleiten.
Einfluss von mehrphasigen Stoff- und Energietransportprozessen auf die Wasserelektrolyse
Laufzeit: 01.05.2016 bis 30.04.2018
Das Upscaling von PEM-Elektrolyseuren (PEM = Polymer-Elektrolyt-Membran) setzt ein umfangreiches Verständnis der Phasen- und Temperaturverhältnisse in den Kanalstrukturen der Elektroden und deren Wirkung auf das Stromdichteprofil voraus.
Die Zielsetzung des Projektes ist die Aufklärung und Quantifizierung der Wirkung der unter zweiphasigen Bedingungen ablaufenden Stoff- und Energietransportprozesse auf das Betriebsverhalten von PEM-Elektrolyseuren.
Untersuchungen zur formgestalteten Aminosäurekristallisation
Laufzeit: 01.01.2017 bis 31.12.2017
Die Kristallisation von Aminosäuren als Zwischenschritt eines Trennprozesses wird unter dem Aspekt der formgesteuerten Kristallbildung experimentell und modelltheoretisch untersucht um daraus optimale Bedingungen für die Abtrennung ableiten zu können.
Identifizierung neuer zellmoleküle für die klinische Therapie der akuten myeloischen Leukämie (AML)
Laufzeit: 04.06.2014 bis 31.05.2017
In interdisziplinären und translationalen Forschungsansätzen werden in diesem Verbundprojekt therapeutische Zielmoleküle zur Behandlung der akuten myeloischen Leukämie (AML) identifiziert. Die selektive Inhibition von NF-kB und die daraus folgende Induktion der Apoptose stellt eine vielversprechende Therapiestrategie bei der Behandlung der AML dar. Das Forschungsvorhaben adressiert eine detaillierte, qualitative und quantitative Untersuchung regulatorischer· Schlüsselmoleküle. Die Erkenntnisse tragen zur Entwicklung therapeutischer Interventionsstrategien, insbesondere zur Individualtherapie, bei und können zudem zur Identifizierung wichtiger Biomarker bei der Diagnose der AML führen. Die Untersuchungen werden durch high-end" Massenspektrometrie und Proteinanalytik unterstützt. Durch systemtheoretische und mathematische Methoden, die auf Boole'schen Netzwerkanalysen und Differenzialgleichungen (ODEs) beruhen, werden die relevanten Moleküle in Modellsimulationen einbezogen. Die iterative Interaktion zwischen Experiment und Modellsimulation soll zur Identifizierung und Validierung geeigneter Interventionsstrategien gegen AML führen. Anschließende Studien werden dann, in Zusammenarbeit mit pharmazeutischen Unternehmen, auf die Entdeckung von aktiven Wirkstoffen abzielen, um für präklinische und klinische Studien wirksamere Therapien zu erforschen. Das Projekt zeichnet sich durch ein hohes Maß an lnterdisziplinarität aus, denn es verbindet die Forschungsgebiete der klinischen und experimentellen Onkologie mit biochemischer Systembiologie und Systemtheorie. Diese enge Zusammenarbeit stellt eine Grundlage für die Entwicklung neuer, innovativer Therapiestrategien zur Behandlung der AML dar.
Erforschung von geeigneten Fällungsbedingungen für nanoskalige Naturfarbstoffe
Laufzeit: 01.03.2013 bis 31.03.2016
Die Erzeugung nanoskaliger Naturfarbstoffe als stabile Dispersionen wird durch die Variation von physikalisch-chemischen Prozessparametern untersucht und aus experimentellen Daten und theoretischen Modellüberlegunegen heraus geeignete Bedingungen für eine technische Umsetzung abgeleitet.
Zyklische Prozessführung zur Formgebung facettierter Kristalle
Laufzeit: 01.04.2013 bis 31.03.2016
Die finale Form von Kristallen hat einen großen Einfluss auf die Feststoffeigenschaften von kristallinen Produkten. Gewöhnlich geschieht die Formgebung von Kristallen unter Verwendung von Additiven, die das Wachstum bestimmter Kristallflächen hemmen, oder der Verwendung spezieller Lösungsmittel. Im Rahmen dieses Projektes soll die Kristallform über die Abhängigkeiten der relativen Wachstumsraten der Kristallflächen von der Übersättigung, und damit der Temperatur beeinflusst werden.
Da nur ein bestimmter Übersättigungsbereich für die Kühlungskristallisation verwendet werden kann, kann nicht jede Kristallform mittels eines Wachstumsvorgangs erhalten werden. Dieser erreichbare Bereich kann erweitert werden, indem zusätzliche Auflösungs- und/oder Wachstumsphasen vorgesehen werden. Im Rahmen des Projektes sollen optimale Strategien zur Erzeugung eier gewünschten Kristallform gefunden, und experimentell realisiert werden.
SFB/TR 63: Integrierte chemische Prozesse in flüssigen Mehrphasensystemen - TP B1: Optimale Reaktionsführung in flüssigen Mehrphasensystemen
Laufzeit: 01.01.2010 bis 31.12.2013
Das Teilprojekt B1 hat zum Ziel, Methoden zur Ermittlung der optimalen Reaktionsführung für flüssige Mehrphasensysteme zu entwickeln und exemplarisch auf die Hydroformylierung langkettiger Alkene anzuwenden. Dabei übernimmt es drei wichtige Funktionen innerhalb des SFB/TR. Erstens wird eine Methodik für die optimale Reaktionsführung und die ideale Reaktorgestaltung als generische Fragestellung entwickelt. Zweitens werden konkrete Reaktorkonzepte für die im SFB/TR behandelten Stoffsysteme entworfen. Drittens übernimmt B1 eine wichtige Brückenfunktion für den SFB/TR, indem es alle drei Projektbereiche miteinander verknüpft.
Elektrolyse von Chlor-Wasserstoff in einem Polymerelektrolyt-Membranreaktor mit Sauerstoffverzehrkathode
Laufzeit: 01.01.2010 bis 31.03.2013
Die Chlorchemie ist einer der wichtigsten Eckpfeiler der Stoffwirtschaft in der chemischen Industrie. Etwa 60 Prozent des Umsatzes, den die deutsche Chemieindustrie erwirtschaftet, hängen direkt oder indirekt von chlorchemischen Verfahren ab. Chlor ist ein wichtiger Baustein für viele Produkte im Produktionsprozess. Das gilt für Grundchemikalien genauso wie für hoch veredelte Produkte, auf die man zum Beispiel in der Informationstechnik oder der Medizin angewiesen ist.
Chlor wird industriell überwiegend durch die Chlor-Alkali-Elektrolyse hergestellt. Ein kleiner, aber stetig wachsender Anteil der Chlorproduktion basiert auf Chlorwasserstoff, welcher bei einigen Produktionsverfahren als Nebenprodukt entsteht. In Rahmen des Projekts wird ein neuer energiesparenderer Prozess für die Rückgewinnung von Chlor aus Chlorwasserstoff erarbeitet. Hierbei sollen experimentelle und modellgestützte Untersuchungsmethoden eng miteinander verzahnt werden. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei dem Einfluss der Kinetik der elektrochemischen Reaktionen an Anode und Kathode sowie den Transportprozessen in der Membran geschenkt.
Green-FC - Energetische Nutzung von Biomasse mit Brennstoffzellentechnologie - Modellgestützte Analyse und Optimierung eines dezentralen Brennstoffzellensystems für die Nutzung biogener Energieträger
Laufzeit: 01.11.2009 bis 01.10.2012
Im Zuge des Projekts Green-FC werden der Einsatz von biogenen Energieträgern in Brennstoffzellen untersucht. Als eine der grundsätzlichen Herausforderungen in diesem Zusammenhang gilt die stoffliche und energetische Abstimmung der verfahrenstechnischen Prozesse zur Erzeugung und Reinigung des Brenngases und der elektrochemischen Stoffumsetzung in der Brennstoffzelle.
Um das Anlagenverhalten gezielt beeinflussen zu können, ist es nötig die einzelnen Teilsysteme im Zusammenhang zu betrachten. Im Rahmen dieses Projekts werden deshalb mathematische Modelle der einzelnen Apparate aufgestellt und analysiert. Daraus folgend werden Optimierungsvorschläge erarbeitet.
Das beschriebene Projekt ist Teil eines Verbundprojekts, in dem auch eine entsprechende Versuchsanlage entwickelt und realisiert wird. Die Erkenntnisse aus den Analysen der Modelle werden sowohl in die Auslegung der Apparate als auch in die Betriebsführung eingehen.
MODEXA: Modellgestützte Methoden zur optimalen Gestaltung von Stimulus-Experimenten und dynamischen Analyse von Signaltransduktionsprozessen
Laufzeit: 01.09.2009 bis 01.08.2012
Das Projekt MODEXA wird im Detail die zelluläre NF-kB Signaltransduktion nach DNA-Schädigung (z.B. UV-Licht oder chemische Noxen) experimentell und mit Hilfe von systemtheoretischen Methoden bearbeiten. Die NF-kB Signaltransuktion spielt nicht nur bei Entzündungsprozessen, sondern auch bei Differenzierungsprozessen, z.B. Zellwachstu,m eine wichtige Rolle.
Faktoren des NF-kB Systems sind u.a. auch Zielstrukturen für Medikamente in der Krebstherapie (z.B. Topoisomerase Inhibitoren). Die Untersuchung des dynamischen Antwortverhaltens der Zellen gegenüber unterschiedlichen Therapeutika erlaubt den Wissenschaftlern anschließend die Formulierung von Modellen, die die zellulären Signaltransduktionsprozesse mathematisch beschreiben.
Ziel ist es, ein Software-System (MODEXA-Toolbox) für die optimale Versuchsplanung und die optimale Gestaltung von Befragungssignalen zu entwickeln.
Außerdem soll diese Toolbox zuverlässig einsetzbar sein, um die umfangreichen Daten aus den biomedizinisch höchst aufwendigen Experimenten zu erfassen, für die systematische Modellierung der Signaltransduktion strukturiert aufzubereiten und im zyklischen Wechselspiel mit den Experimenten die Aufklärung der komplexen Signal-Netzwerke nachhaltig zu beschleunigen.
Verfahrenentwicklung zur Herstellung schmieraktiver Nanopartikel in Emulsionen
Laufzeit: 01.07.2011 bis 01.06.2012
Die Fällung von Nanopartikeln in den Tropfen einer Emulsionen ist eine mögliche Alternative, um Feststoff in einer Flüssigkeit zu erzeugen und fein verteilt zu stabilisieren. Durch die Kontrolle der Tropfenpopulation der Emulsion kann eine gezielte Steuerung der Größe und Größenverteilung der Partikelpopulation erreicht werden. Die mögliche Anwendung für industrielle Zwecke steht im Mittelpunkt der Untersuchungen.
Netzwerke elektrochemischer Wandler in der Energieerzeugung - NEWE
Laufzeit: 01.12.2007 bis 31.12.2011
Vor dem Hintergrund einer zunehmenden Verknappung primärer Energieressourcen bedarf es in Zukunft großer ingenieurwissenschaftlicher Anstrengungen. Es gilt leistungsfähige Methoden und Werkzeuge für den zielgerichteten Entwurf effizienter und nachhaltiger Energiewandlungssysteme zu entwickeln. In diesen Systemen werden Brennstoffzellen als elektrochemische Wandlerkomponenten eine zentrale Rolle spielen. Sie erlauben eine ressourcenschonende Wandlung von chemisch gespeicherter Energie in elektrische Energie und erreichen dabei hohe thermodynamische Wirkungsgrade. In Kombination mit der energetischen Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen ist es möglich, ein hocheffizientes und nachhaltiges Elektroenergieerzeugungssystem zu schaffen. Zur Einbindung der Brennstoffzelle in das elektrische Netz, für die Überwachung und Sicherung der Netzqualität sowie für eine nachhaltige Brennstoffversorgung auf Basis nachwachsender Rohstoffe besteht enormes Forschungspotenzial.
Zur Untersuchung und zum Verständnis dieser Zusammenhänge wird seit Beginn des Jahres 2008 an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg eine Nachwuchsforschergruppe mit Exzellenz-Mitteln des Landes Sachsen-Anhalt aufgebaut. Ziel der Arbeiten ist unter anderem die Formulierung von Modellen zur Beschreibung und Steuerung von elektrischen Netzen mit Brennstoffzellen im Verbund mit anderen dezentralen Elektrizitätserzeugern wie beispielsweise Windkraft- oder Photovoltaikanlagen. Zur Umsetzung dieses Vorhabens kooperieren die Fakultäten für Elektrotechnik und Informationstechnik, Verfahrens- und Systemtechnik und Maschinenbau der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg sowie das Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme (MPI) und das Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und Fabrikautomatisierung (IFF) eng miteinander. Forschungsstrategisches Ziel ist dabei die enge Verzahnung der Arbeiten der beteiligten Institutionen im Bereich der erneuerbaren Energien sowie die Bildung eines fakultätsübergreifenden Exzellenzschwerpunkts "Energieprozesstechnik".
Im Rahmen dieses Projektes werden zwei Teilprojekte am Lehrstuhl für Systemverfahrenstechnik bearbeitet.
Optimierung der Betriebsführung von Brennstoffzellen im Fahrzeug unter Verwendung permanenter Diagnose - COMO A3
Laufzeit: 01.09.2007 bis 31.08.2011
Im Kfz-Bordnetz wird eine zunehmende Zahl elektrischer Verbraucher eingesetzt. Es muß mithin ein erhöhter Energiebedarf mit für sicherheitskritische Lasten hoher Zuverlässigkeit abgedeckt werden, was insbesondere bei verkürzter Betriebszeit des Verbrennungsmotors - z.B. durch verbrauchsmindernden Start-Stop-Betrieb - den Einsatz einer den herkömmlichen Generator ergänzenden Hilfsstromversorgung nahelegt. Hierzu bietet sich die Brennstoffzelle an. Ihr Fahrzeugeinsatz ist durch Lastzyklen gekennzeichnet, die im wesentlichen durch die Leistungsabgabe des Generators auf der einen sowie die Leistungsaufnahme durch die verschiedenen Lasten auf der anderen Seite bestimmt werden. Diese sind wiederum von Randbedingungen wie Fahrzyklen oder der Umgebung des Fahrzeugs - gekennzeichnet beispielsweise durch Beleuchtungsverhältnisse und Temperatur - abhängig. Es stellt sich daher die Aufgabe, einerseits den Brennstoffzellenstapel mit veränderlicher Leistung zu betreiben, andererseits nötigenfalls seine Betriebsdauer sowie die Amplitude und Veränderungsgeschwindigkeit der Leistungsschwankungen durch Einbeziehung zusätzlicher Energiespeicher zu begrenzen; als solche kommen neben der bereits im herkömmlichen Bordnetz vorhandenen Batterie auch Doppelschichtkondensatoren in Frage. Die Leistungsflüsse zwischen Generator und Brennstoffzelle, den Energiespeichern sowie den übrigen Teilen des Bordnetzes mit einer Vielzahl von Lasten können über leistungselektronische Stellglieder, die ohnehin zur Anpassung der Spannungs- bzw. Stromebenen erforderlich sind, geregelt werden. Ein übergeordnetes Lastmanagement übernimmt die Sollwertvorgabe. Durch das Zusammenspiel zu erstellender dynamischer Modelle können in einem Teil des Systems vorhandene Signale - beispielsweise bedingt durch eine von der Leistungselektronik als Störgröße erzeugte Stromwelligkeit - an anderer Stelle ausgewertet werden, was eine deutliche Vereinfachung der Sensorik in der Anwendung verspricht. Darüber hinaus bietet es sich an, Beobachter zu erstellen, die dem übergeordneten Lastmanagement regelungstechnisch relevante, jedoch nicht unmittelbar zugängliche Größen zu ermitteln erlauben. Für die übergeordnete und die dezentrale Betriebsführung sollen darauf basierend geeignete Strategien erarbeitet und in einem Versuchsstand erprobt werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sollen ohne erheblichen meßtechnischen Zusatzaufwand eine hinreichende Funktionalität des Gesamtsystems bei gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbesserter Lebensdauer sicherstellen.Im Rahmen des Teilprojektes "Load management of fuel cells as auxiliary power units" werden am Lehrstuhl der Entwurf, die Modellierung und Betriebsstrategien für die verfahrenstechnischen Komponenten erarbeitet.
Analyse der Kinetik einer DMFC-Elektrode
Laufzeit: 01.03.2006 bis 28.02.2011
Die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle (DMFC) gehört zum Typus der Direkt-Brennstoffzellen, bei der organischer Brennstoff (Methanol) direkt verbrannt wird, ohne dass das Methanol vorher in Wasserstoff umgewandelt wird. Diese Verfahrensweise besitzt viele Vorteile gegenüber der Nutzung von Wasserstoffgas als Brennstoff. Allerdings ergeben sich auch große kinetische Limitierungen für den DMFC-Betrieb, aufgrund der höheren Komplexität der Methanolmoleküle und der sich daraus ergebenden komplexeren Kinetik der Oxidation. Das Hauptziel dieses Projektes ist die Bestimmung der Kinetik für die Methanoloxidation in einer DMFC durch die kombinierte Anwendung experimenteller und modellbasierter Ansätze. In einem ersten Schritt wurden verschiedene Modellbeschreibungen für die elektrochemische Oxidation von Methanol formuliert. Für die experimentellen Untersuchungen wird eine speziell entworfene elektrochemische Brennstoffzelle benutzt, die es erlaubt, kinetische Studien unter technisch relevanten Bedingungen durchzuführen. Welches der konkurrierenden Modelle am geeignetsten ist, wird mit Hilfe von nichtlinearer Systemanalyse entschieden, da elektrochemische Standardmethoden sich als zu unempfindlich bei der Auswahl erwiesen haben. Als eine der nichtlinearen Analysemethode kommt die Nichtlineare-Frequenzganganalyse (NFRA) zum Einsatz. Diese basiert auf der Anregung des Systems durch ein harmonisches Eingangssignal großer Amplitude. Diese Methode wurde ursprünglich für die Untersuchung von nichtlinearen Schaltkreisen entwickelt und wird neuerdings auch erfolgreich in der chemischen Verfahrenstechnik eingesetzt. Ein großer Vorteil dieser Methode liegt darin, dass man einen Satz von Frequenzgangfunktionen (FRF) erhält, die jeweils verschiedene Informationen über die Eigenschaften des Systems enthalten. Deshalb können die FRF zweiter oder höherer Ordnung dazu benutzt werden, die Modelle besser zu beurteilen und Systemparameter abzuschätzen. Es wird erwartet, dass diese Methode, im Vergleich zu den etablierten Methoden der Elektrochemie, zusätzliche Informationen über das Systemverhalten liefert.
Analyse interagierender Populationen in Transfektionsprozessen
Laufzeit: 01.01.2007 bis 31.12.2010
Systeme mit interagierenden Partikelpopulationen treten in vielfältiger Form in biologischen und technischen Prozessen auf. Sie sind gekennzeichnet durch eine direkte Wechselwirkung zwischen unterschiedlichen eigenschaftsverteilten Populationen. Ein interessantes Beispiel aus dem Bereich der Zellbiologie ist die Transfektion, d.h. die Übertragung fremder DNA oder Proteine in Zellen hinein. Bei der Transfektion treten mit Wirkstoff (DNA, Proteine, chemische Substanzen) beschichtete Trägerpartikel in Wechselwirkung mit der Zellmembran und werden in die Zellen aufgenommen. Der transmembrane Übertragungsmechanismus und die Zustände der beiden interagierenden Populationen (Partikel und Zellen) beeinflussen in entscheidendem Maße die Transfektionsdynamik. Aufgrund der Komplexität des Transfektionsvorganges wird zunächst nur das Aggregationsverhalten von Partikeln an Zellmembranen untersucht und durch geeignete Experimente zwischen unterschiedlichen Partikelpopulationen nachgestellt. Zentrale Ziele des Projekts sind die modellgestützte Analyse der Populationsdynamik von interagierendenden Populationen sowie die quantitative Bestimmung der Modellparameter aus Experimenten. Das langfristige Ziel ist die Gewinnung eines grundlegenden Verständnisses über die Aggregationsdynamik, welches eine wichtige Grundlage zur Optimierung des Drug-Targeting Prozesses durch ein verbessertes Partikeldesign darstellt. Der Interdiszilinarität des Forschungsvorhabens wird mit der Kooperation der Gruppen von Prof. Dr. Sundmacher (Lehrstuhl für Systemverfahrenstechnik), die über umfangreiche Vorarbeiten und Erfahrungen im Bereich der experimentellen und modellgestützten Analyse nanoskaliger Partikelsysteme verfügt, und Prof. Dr. Naumann (Institut für Experimentelle Innere Medizin) mit umfangreichen Versuchseinrichtungen zur Durchführung der geplanten Transfektionsexperimente an eukaryotischen Zellen begegnet.
Experimentelle und theoretische Untersuchungen der Trennleistung einer neuartigen modularen Mikrodestillationsanlage
Laufzeit: 01.10.2007 bis 30.09.2010
Für viele Produktionsprozesse bietet die Mikroverfahrenstechnik neue kostengünstige, energie-effiziente und vor allem sichere Synthesewege. Hierbei sind insbesondere für eine effiziente Bioenergieerzeugung und in der Pharmaindustrie relevante Beiträge zu erwarten.
Grundlegende Bausteine wie Mikroreaktoren, Mikromischer, Mikrowärmetauscher wurden als brauchbar erwiesen und sind bereits auf dem Markt vorhanden. Hingegen besteht bei der Entwicklung von Mikrotrennverfahren (Destillation, Extraktion) noch Forschungsbedarf.
Im Rahmen dieser Arbeit werden experimentelle und theoretische Untersuchungen durchgeführt, um die Trennleistung einer neuartigen modularen membrangestützten Mikrodestillationsanlage zu bewerten. Das Prinzip der entworfenen und aufgebauten Vorrichtung beruht auf die Überlagerung zweier Konzepten: die flüssigen und gasförmigen Phasen werden in getrennten Mikrokanälen geführt und über eine poröse hydrophobe bzw. oleophobe Membran verbunden. Der Stofftransport erfolgt somit nach dem Membrandestillationskonzept.
Erster Schwerpunkt dieser Arbeit ist die experimentelle Untersuchung des Einflusses sowohl der Betriebsparameter als auch der Membraneneigenschaften auf die Leistung der Mikrodestillationsanlage hinsichtlich der Permeabilität und Selektivität der Membran. Des Weiteren soll der entsprechende Betriebsbereich (Belastungsbereich) identifiziert werden.
Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit besteht darin, ein detailliertes Transportmodell zu formulieren und die an den Stofftransportvorgängen beteiligten Transportmechanismen herauszufinden. Hierzu werden zunächst experimentelle Messungen für reine Komponenten-Systeme (Methanol / Stickstoff, Wasser / Stickstoff) durchgeführt. Ausgehend davon werden Ausgangswerte für Transportkoeffizienten ermittelt und im erstellten Transportmodell eingeführt. Anschließend werden experimentelle Ergebnisse für das Gemisch-System (Methanol-Wasser / Stickstoff) anhand des implementierten Modells erläutert um die relevanten Transportmechanismen zu identifizieren. Schließlich wird die Trennleistung der Mikrodestillationsanlage anhand des NTU-Konzepts bewertet.
Gekoppelte Simulation von Partikelpopulationen in turbulenten Strömungen
Laufzeit: 01.07.2007 bis 30.06.2010
Produktionsprozesse zur Erzeugung, Konditionierung und Weiterverarbeitung von partikelförmigen Feststoffen haben für die chemische und pharmazeutische Industrie eine herausragende wirtschaftliche Bedeutung. Hinsichtlich der mathematischen Modellierung und Simulation existieren jedoch erhebliche Defizite. Das vorgelegte Projekt verfolgt das Ziel, neue Methoden zur Modellierung und Berechnung von chemischen Produktionsprozessen zu entwickeln, in denen eine Partikelpopulation auftritt, deren Zustand durch Eigenschaftsverteilungen als Funktion der Zeit, der Raumkoordinaten des Prozesses und den Eigenschaftskoordinaten der Partikel charakterisiert ist. Das Verhalten derartiger Prozesse wird durch gekoppelte Systeme, bestehend aus der Populationsbilanz für die Partikel und den Bilanzgleichungen für Masse, Energie und Impuls der kontinuierlichen Phase, in welche die Partikel eingebettet sind, beschrieben.Die zu entwickelnden neuen mathematischen Lösungsmethoden sollen implementiert und zur Entwicklung eines effizienten und akkuraten Prototypen-Simulators für gekoppelte Populationsbilanzen in turbulenten Strömungsfeldern genutzt werden. Dieser Simulator soll zur Analyse und Führung eines konkreten industriellen Kristallisationsprozesses, der Gewinnung von hochreinem Harnstoff mittels Kühlungskristallisation, beim Industriepartner (BASF) eingesetzt werden.
Weiterentwicklung und Anwendung eines MCFC-Stapelmodells
Laufzeit: 01.04.2008 bis 31.03.2010
Hochtemperaturbrennstoffzellen wie die MCFC bieten die Möglichkeit der direkten internen Reformierung (kurz: DIR). Dabei wird der zur Erzeugung von elektrischem Strom benötigte Wasserstoff direkt im Anodenkanal der Brennstoffzelle aus kurzkettigen Kohlenwasserstoffen, meist Methan, gewonnen. Im Vergleich zur Herstellung von Wasserstoff außerhalb der Zelle, der bei Niedrigtemperaturzellen üblichen externen Reformierung (kurz: ER), ergeben sich mehrere Vorteile. Zum einen ist das DIR mit einer geringeren Anzahl von Apparaten zu realisieren, wodurch das System kleiner und tendenziell günstiger wird. Zum anderen sind die endothermen Reformierungsreaktionen und die exothermen elektrochemischen Reaktionen stofflich und energetisch gekoppelt. Dadurch werden nicht nur die Gleichgewichte beider Reaktionen in Richtung hoher Umsätze verschoben, sondern der Wärmebedarf der Reformingreaktion wird unmittelbar durch die sonst konvektiv abzuführende Reaktionswärme der elektrochemischen Reaktion gedeckt. Das im Rahmen des vorherigen Projektes "Modellierung und experimentelle Validierung einer Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC)" erstellte Modell eines symmetrischen MCFC-Stapelausschnitts besteht aus 4 Zellen sowie einer Reformierungseinheit (IIR). Die für das Modell benötigten Parameter werden unter Verwendung von Messdaten ermittelt bzw. aus detaillierten Modellen bestimmt. Insbesondere die Beschreibung der Reaktionskinetiken wird durch die Verwendung von experimentellen Ergebnissen überarbeitet. Anschließend werden Designparameter sowie die Eingangs-Parameter des Modells in Bezug auf den Wirkungsgrad optimiert.
Bulkfällung von Bariumsulfat in einem semi-batch Rührkessel
Laufzeit: 01.07.2005 bis 31.01.2010
In einem Rührkessel wird in semi-batch Fahrweise Bariumsulfat aus Bariumchlorid und Kaliumsulfat gefällt. Ziel der Arbeit ist es, diePartikeleigenschaften Morphologie, mittlerer Durchmesser und Partikelgrößenverteilung (PSD) der entstehenden Partikel in Anhängigkeit der Fällungsbedingungen zu ermitteln. Die Morphologie der Partikel wird mit Hilfe von REM-Aufnahmen ausgewertet. Die untersuchtenEinflussgrößen sind Übersättigung, Verhältnis der Ionen und die Feedgeschwindigkeit. Für bestimmte Überättigungsbereiche wurdenkomplexe Formen wie Dendrite beobachtet. Um diese Formen zu modellieren, muss ein Ansatz der sog. Molecular Modeling gewähltwerden, z.B. Monte Carlo Simulationen.
Enzymatische Brennstoffzelle
Laufzeit: 01.01.2005 bis 31.12.2009
Schwerpunkt dieses Projektes ist die Schaffung von technologischem und Grundlagenwissen für ein kompliziertes enzymatisches Brennstoffzellensystem für in vivo Anwendungen. Das Projekt beinhaltet einen umfassend interdisziplinären Forschungsansatz und kombiniert die Methoden der chemischen Verfahrenstechnik, der Elektrochemie und der organischen Chemie. Aufgrund der kinetischen Limitierungen und der Stabilität, haben aktuelle enzymatische Brennstoffzellen eine sehr niedrige Leistung. Darüber hinaus sind die technisch relevanten Aspekte eines solchen Brennstoffzellensystems kaum untersucht. In diesem Projekt werden die Kinetiken von bio-elektrochemischen Reaktionen auf Modell- und technische Bioelektroden erforscht. Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei der Entwicklung einer Bio-Elektrode für technische Anwendungen. Die Mechanismen der Elektroden-Degradation während des Stabilitätstests werden untersucht. Verschiedene Anordnungen der enzymatischen Brennstoffzelle werden getestet und erforscht, sowohl unter stationären als auch dynamischen Bedingungen.Parallel zu der experimentellen Untersuchung einzelner Brennstoffzellekomponenten bzw. der gesamten Zelle, werden mathematische Modellbildungen verschiedener Komplexität verfolgt. Aufgrund des Synergismus zwischen experimenteller und modellbasierter Methoden, wird ein besseres generelles Verständnis der grundlegenden Prozesse erwartet, die für die Limitierung der Brennstoffzellenleistung verantwortlich sind. Das wird letztendlich eine Optimierung des Brennstoffzellesystems ermöglichen.
Modellgestützte Untersuchung der Fällung von nanoskaligen Partikeln in Emulsionen
Laufzeit: 01.08.2007 bis 31.12.2008
Für die Synthese nanoskaliger Teilchen mit enger Verteilungsbreite ist die Fällung von Partikeln in Wasser-in-Öl-Miniemulsionen ein geeigneter Prozess, bei dem die Emulsionstropfen als Mini-Reaktoren fungieren. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Moduls, das die Effekte der Partikelfällung in Emulsionen beschreibt. Ausgehend von der Betrachtung der Abläufe in einem Einzeltropfen wird die Nukleation der Partikel sowie das anschließende Partikelwachstum in Abhängigkeit der Prozessparameter simuliert. Durch gezielte experimentelle Untersuchunugen der Grenzflächenspannung wird insbesondere der Einfluss des Stofftransports der Reaktanten über die Phasengrenze berücksichtigt.
Stabilitätsuntersuchung bei der Feststoffbildung aus Lösungen
Laufzeit: 01.04.2006 bis 31.12.2008
Bei Fällungen und Kristallisation spielt die erzielte Partikelgröße eine wichtige Rolle für die Produktqualität. Die kontrollierte Herstellung einer bestimmten Größe wird unter Umständen durch mögliche Instabilitäten im Prozess verhindert. Die Untersuchung verschiedener Phänomene und ihrer bestimmenden Parameter (z.B. Keimbildung, Wachstum, Agglomeration, Bruch) auf das instabile Gesamtverhalten werden im Projekt mittels verschiedener mathematischer Ansätze analytisch und numerisch durchgeführt.
Intelligente Diagnosegeräte und-verfahren zur Optimierung von Brennstoffzellensystemen, Teilprojekt IVT/SVT im Rahmen des Verbundprojektes "Intell -FC"
Laufzeit: 01.08.2006 bis 30.11.2008
Das Gesamtziel des Projektes ist die Schaffung von Grundlagen zur Entwicklung von Diagnosegeräten und Verfahren für optimierte Brennstoffzellen-Systeme. Dabei wird auf die Erfahrung des vorangegangenen Projekts "DEBE 40" aufgebaut. Der bislang erreichte Technologie- und Wissensvorsprung gesichert und ausgebaut werden. Das zu bearbeitende Teilprojekt verfolgt das Ziel, schnelle nichtlineare Frequenzgang-Diagnoseverfahren (NFRA) für Brennstoffzellen-Systeme unter besonderer Berücksichtigung der Reformer-Dynamik zu entwickeln und in Kooperation mit den Industriepartnern an realitätsnahen Funktionsmustern zu qualifizieren. Dabei soll besonderes Augenmerk auf die optimale Koordination der Wasserstofferzeugung und -reinigung in vorgeschalteten Prozessstufen mit der elektrochemischen Wasserstoffumsetzung in der Brennstoffzellen gelegt werden, um einen störungsfreien Betrieb bei dynamischen wechselnden Gasqualitäten zu gewährleisten.Im Rahmen des am Lehrstuhl bearbeiteten Teilprojektes wurde die NFRA für die Modelldiskriminierung an Direktmethanol-Brennstoffzellen eingesetzt (Bensmann et al., 2008) sowie experimentell für die Diagnose der typischen Fehlerzustände Membranaustrocknung, Kathodenflutung und Katalysatorvergiftung von wasserstoffbetriebenen PEM-Brennstoffzellen angewendet (Kadyk et al., 2008), welche mit Standardmethoden bisher nicht eindeutig identifizierbar waren.
Fällungsreaktionen in Emulsionen
Laufzeit: 01.01.2004 bis 31.12.2007
In diesem Forschungsschwerpunkt wird die Dynamik der Bildungs-, Wachstums-, Agglomerations- und Zerfallsprozesse von Partikelkollektiven in Emulsionen und Dispersionen untersucht. Die ins Auge gefassten technischen Beispielprozesse sind u.a. Sol-Gel-Verfahren zur Herstellung von Katalysatorvorläufern, Emulsionspolymerisationen feinster polymerer Teilchen, Fällungen von Nanopartikeln in Mikroemulsionen und Mikroeinkapselungen pharmazeutischer Wirkstoffe. Diese Prozesse sollen so gesteuert werden, daß bestimmte Eigenschaftsmerkmale der hergestellten Endprodukte erzielt werden. Zu diesem Zweck müssen die Eigenschaftsverteilungen der Partikel kontinuierlich während des Prozessablaufes gemessen werden. Eigenschaftsverteilte verfahrenstechnische Systeme zeigen komplexe dynamische Verhaltensmuster, deren Untersuchung ein wichtiges Ziel der Forschungsaktivitäten des Lehrstuhls ist.
Modellierung eines symmetrischen MCFC-Stapelausschnittes
Laufzeit: 01.07.2007 bis 31.12.2007
Modellierung eines symmetrischen MCFC-Stapelausschnitts wird in zwei Abschnitte unterteilt. Im ersten wird ein Symmetriemodell erstellt. Esbasiert auf den bereits bestehenden Modellen für die Einzelzelle sowie einem Flächenmodell eines IIR. Mit diesem Modell soll eine Vorhersage von sich ergebenen Temperaturverteilungen bei unterschiedlichen DIR-Beladungen durchgeführt werden. In dem zweiten Schritt werden die einzelnen Bestandteile des Symmetriemodells durch Detailmodelle genauer analysiert.
Modellierung und experimentelle Validierung einer Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC)
Laufzeit: 01.01.2006 bis 31.12.2007
Hochtemperaturbrennstoffzellen wie die MCFC bieten die Möglichkeit der direkten internen Reformierung (kurz: DIR). Dabei wird der zur Erzeugung von elektrischem Strom benötigte Wasserstoff direkt im Anodenkanal der Brennstoffzelle aus kurzkettigen Kohlenwasserstoffen, meist Methan, gewonnen. Im Vergleich zur Herstellung von Wasserstoff außerhalb der Zelle, der bei Niedrigtemperaturzellen üblichen externen Reformierung (kurz: ER), ergeben sich mehrere Vorteile. Zum einen ist das DIR mit einer geringeren Anzahl von Apparaten zu realisieren, wodurch das System kleiner und tendenziell günstiger wird. Zum anderen sind die endothermen Reformierungsreaktionen und die exothermen elektrochemischen Reaktionen stofflich und energetisch gekoppelt. Dadurch werden nicht nur die Gleichgewichte beider Reaktionen in Richtung hoher Umsätze verschoben, sondern der Wärmebedarf der Reformingreaktion wird unmittelbar durch die sonst konvektiv abzuführende Reaktionswärme der elektrochemischen Reaktion gedeckt. Das stoffliche Zusammenspiel von Reformierung und Oxidation wird in einem isothermen, stationären, örtlich eindimensionalen Modell dargestellt. Dieses ist direkt von einem physikalisch motivierten zweidimensionalen Modell abgeleitet. Es beschreibt die Gaszusammensetzung im Anodenkanal mittels der Reaktionsumsätze von Reformierung und Oxidation und ist eng verknüpft mit einem Umsatzdiagramm, welches als Phasendiagramm des Modells angesehen werden kann. Die Kombination aus Modell und Umsatzdiagramm eignet sich zu verschiedenen Zwecken, beginnend mit der intuitiv begreiflichen Illustration der Vorteile der direkten internen Reformierung mittels graphischer Darstellung und quantitativer Vergleiche unterschiedlicher Konfigurationen von Brennstoffzellen bis hin zum ersten überschlägigen Entwurf von Systemen mit DIR. So können etwa die Auswirkungen der Anodengasrückführung oder die Kaskadierung von Brennstoffzellen anschaulich und zugleich physikalisch fundiert untersucht werden.
Prozesse der Reaktivdestillation
Laufzeit: 01.01.2007 bis 31.12.2007
Durch Integration verfahrenstechnischer Grundoperationen in einem einzigen verfahrenstechnischen Apparat ergeben sich vielfältigesynergetische Wechselwirkungen, die eine ganze Reihe von prozesstechnischen Vorteilen mit sich bringen können. So können z. B.durch die Überlagerung einer gleichgewichtslimitierten Reaktion mit einer simultanen destillativen Stofftrennung in einer einzigenReaktionskolonne deutlich höheren Umsätze erreicht werden als mit einem konventionellen sequentiellen Verfahren. Dies gilt vor allem fürVeresterungs- und Veretherungsprozesse. Zudem kann durch eine der Reaktion überlagerte Destillation - vor allem bei Folgereaktionen - dieSelektivität gesteigert werden. Ein Beispielprozess hierfür ist die Herstellung von Propylenoxid. Des Weiteren ist es möglich, durchin-situ Nutzung der freigesetzten Reaktionswärme einer exothermen Umsetzung den Energiebedarf des Prozesses zu senken. DerartigeProzessintegrationskonzepte führen daher vielfach zu deutlicher Reduzierung der Betriebskosten. Außerdem können durch die IntegrationProzessstufen eingespart werden, so dass die Anlageninvestitionskosten gesenkt werden. Diesen betriebswirtschaftlichen Vorteilen stehtallerdings gegenüber, dass das Prozessverhalten infolge stark nichtlinearer Eigenschaften und Kopplungen äußerst komplex ist. DieBeherrschbarkeit multifunktionaler Apparate ist daher äußerst anspruchsvoll und erfordert den Einsatz moderner Prozessführungskonzepte.
"Modellgestützte Untersuchung der Fällung von Partikeln in Emulsionen"
Laufzeit: 01.08.2006 bis 31.07.2007
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Moduls zur Beschreibung der Partikelfällung in Emulsionen. Ausgehend von der Betrachtung der Abläufe en einem Einzeltropfen wird das Partikelwachstum in Abhängigkeit der Prozessparametersimuliert.Die Vorstudie beinhaltet einen modelltheoretischen und einen experimentellen Teil, die parallel bearbeitet werden. Anhand von Literaturdaten wird vorab die Lage des chemischen Gleichgewichts der Hauptreaktion sowie die Entstehung von Neben-u. Zwischenprodukten analysiert
"Modellierung eines symmetrischen MCFC-Stapelausschnittes"
Laufzeit: 01.04.2006 bis 30.06.2007
Modellierung eines symmetrischen MCFC-Stapelausschnitts wird in zwei Abschnitte unterteilt. Im ersten wird ein Symmetriemodell erstellt. Es basiert auf den bereits bestehenden Modellen für die Einzelzelle sowie einem Flächenmodell eines IIR. Mit diesem Modell soll eine Vorhersage von sich ergebenen Temperaturverteilungen bei unterschiedlichen DIR-Beladungen durchgeführt werden. In dem zweiten Schritt werden die einzelnen Bestandteile des Symmetriemodells durch Detailmodelle genauer analysiert.
Elektrochemische Membranreaktoren
Laufzeit: 01.08.2005 bis 01.03.2007
Mit dem Projekt werden verschiedene, für eine erfolgreiche Entwicklung von Membranreaktoren zur kontrollierten Eduktdosierung wesentliche Problemkreise systematisch untersucht. Dabei werden sowohl theoretische als auch experimentelle Beiträge geleistet. In den beteiligten Arbeitskreisen werden, soweit möglich, einheitliche Membranen und Modellreaktionen verwendet oder betrachtet. Ein wesentliches Ziel des Projekts ist es, allgemeingültige Kriterien zur Bewertung und Auslegung unterschiedlicher Membranreaktoren zu erarbeiten und das Prinzip mit der konventionellen Reaktionsführung in Rohrreaktoren oder Rohrbündelreaktoren zu vergleichen. Um dieses Ziel zu erreichen, ist eine enge interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Verfahrenstechnikern, Chemikern und Mathematikern vorgesehen.
Prozesse der Reaktivdestillation
Laufzeit: 01.01.2004 bis 31.12.2006
Durch Integration verfahrenstechnischer Grundoperationen in einem einzigen verfahrenstechnischen Apparat ergeben sich vielfältige synergetische Wechselwirkungen, die eine ganze Reihe von prozesstechnischen Vorteilen mit sich bringen können. So können z. B. durch die Überlagerung einer gleichgewichtslimitierten Reaktion mit einer simultanen destillativen Stofftrennung in einer einzigen Reaktionskolonne deutlich höheren Umsätze erreicht werden als mit einem konventionellen sequentiellen Verfahren. Dies gilt vor allem für Veresterungs- und Veretherungsprozesse. Zudem kann durch eine der Reaktion überlagerte Destillation - vor allem bei Folgereaktionen - die Selektivität gesteigert werden. Ein Beispielprozess hierfür ist die Herstellung von Propylenoxid. Des Weiteren ist es möglich, durch in-situ Nutzung der freigesetzten Reaktionswärme einer exothermen Umsetzung den Energiebedarf des Prozesses zu senken. Derartige Prozessintegrationskonzepte führen daher vielfach zu deutlicher Reduzierung der Betriebskosten. Außerdem können durch die Integration Prozessstufen eingespart werden, so dass die Anlageninvestitionskosten gesenkt werden. Diesen betriebswirtschaftlichen Vorteilen steht allerdings gegenüber, dass das Prozessverhalten infolge stark nichtlinearer Eigenschaften und Kopplungen äußerst komplex ist. Die Beherrschbarkeit multifunktionaler Apparate ist daher äußerst anspruchsvoll und erfordert den Einsatz moderner Prozessführungskonzepte.
Optimierte Prozessführung von Brennstoffzellen-Systemen mit Methoden der Nichtlinearen Dynamik
Laufzeit: 01.05.2002 bis 31.01.2006
Gegenstand der Forschungsaktivitäten ist eine Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle, die von den beteiligten Industriepartnern in das Blockheizkraftwerk des Magdeburger Uniklinikums eingebunden wird. Diese Hochtemperatur-Brennstoffzelle vom Typ "HotModule" arbeitet bei 650°C und produziert aus Erdgas Strom und Nutzwärme mit sehr hohem Wirkunsgrad. Die gewonnene Energie wird sowohl für die Versorgung des Uniklinikums verwendet als auch ins öffentliche Netz eingespeist. Im praktischen Einsatz müssen Brennstoffzellen ständig wechselnden Lastanforderungen gerecht werden. Um die Systeme dementsprechend steuern und regeln zu können, benötigt man geeignete Methoden der Prozessführung. Diese werden im Rahmen des BMBF-Projektes von den beteiligten Forschungseinrichtungen entwickelt. Dazu ist es zunächst notwendig, die Vorgänge in der Brennstoffzelle mittels komplexer mathematischer Modelle zu beschreiben. Anschließend werden die Modelle anhand experimenteller Untersuchungen am realen System abgeglichen. Daraus lassen sich dann optimierte Regelungsverfahren ableiten, die eine sichere Beherrschung des Betriebs von Brennstoffzellen ermöglichen.
Modellierung und experimentelle Validierung einer Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC)
Laufzeit: 01.01.2001 bis 31.12.2005
Hochtemperaturbrennstoffzellen wie die MCFC bieten die Möglichkeit der direkten internen Reformierung (kurz: DIR). Dabei wird der zur Erzeugung von elektrischem Strom benötigte Wasserstoff direkt im Anodenkanal der Brennstoffzelle aus kurzkettigen Kohlenwasserstoffen, meist Methan, gewonnen. Im Vergleich zur Herstellung von Wasserstoff außerhalb der Zelle, der bei Niedrigtemperaturzellen üblichen externen Reformierung (kurz: ER), ergeben sich mehrere Vorteile. Zum einen ist das DIR mit einer geringeren Anzahl von Apparaten zu realisieren, wodurch das System kleiner und tendenziell günstiger wird. Zum anderen sind die endothermen Reformierungsreaktionen und die exothermen elektrochemischen Reaktionen stofflich und energetisch gekoppelt. Dadurch werden nicht nur die Gleichgewichte beider Reaktionen in Richtung hoher Umsätze verschoben, sondern der Wärmebedarf der Reformingreaktion wird unmittelbar durch die sonst konvektiv abzuführende Reaktionswärme der elektrochemischen Reaktion gedeckt. Das stoffliche Zusammenspiel von Reformierung und Oxidation wird in einem isothermen, stationären, örtlich eindimensionalen Modell dargestellt. Dieses ist direkt von einem physikalisch motivierten zweidimensionalen Modell abgeleitet. Es beschreibt die Gaszusammensetzung im Anodenkanal mittels der Reaktionsumsätze von Reformierung und Oxidation und ist eng verknüpft mit einem Umsatzdiagramm, welches als Phasendiagramm des Modells angesehen werden kann. Die Kombination aus Modell und Umsatzdiagramm eignet sich zu verschiedenen Zwecken, beginnend mit der intuitiv begreiflichen Illustration der Vorteile der direkten internen Reformierung mittels graphischer Darstellung und quantitativer Vergleiche unterschiedlicher Konfigurationen von Brennstoffzellen bis hin zum ersten überschlägigen Entwurf von Systemen mit DIR. So können etwa die Auswirkungen der Anodengasrückführung oder die Kaskadierung von Brennstoffzellen anschaulich und zugleich physikalisch fundiert untersucht werden.
Elektrochemische Membranreaktoren
Laufzeit: 01.08.2001 bis 31.07.2004
Mit dem Projekt werden verschiedene, für eine erfolgreiche Entwicklung von Membranreaktoren zur kontrollierten Eduktdosierung wesentliche Problemkreise systematisch untersucht. Dabei werden sowohl theoretische als auch experimentelle Beiträge geleistet. In den beteiligten Arbeitskreisen werden, soweit möglich, einheitliche Membranen und Modellreaktionen verwendet oder betrachtet. Ein wesentliches Ziel des Projekts ist es, allgemeingültige Kriterien zur Bewertung und Auslegung unterschiedlicher Membranreaktoren zu erarbeiten und das Prinzip mit der konventionellen Reaktionsführung in Rohrreaktoren oder Rohrbündelreaktoren zu vergleichen. Um dieses Ziel zu erreichen, ist eine enge interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Verfahrenstechnikern, Chemikern und Mathematikern vorgesehen.
2024
Buchbeitrag
Investigating fluid flow dynamics in triply periodic minimal surfaces (TPMS) structures using CFD simulation
Vhora, Kasimhussen; Neeraj, Tanya; Thévenin, Dominique; Janiga, Gábor; Sundmacher, Kai
In: Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 53 (2024), S. 709-714 [Symposium: 34th European Symposium on Computer Aided Process Engineering / 15th International Symposium on Process Systems Engineering, ESCAPE-34/PSE2024, Florence, Italy, 2-6 June 2024]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Framework conditions for the transformation toward a sustainable carbon-based chemical industry - a critical review of existing and potential contributions from the social sciences
Matthies, Ellen; Beer, Katrin; Böcher, Michael; Sundmacher, Kai; König-Mattern, Laura; Arlinghaus, Julia C.; Blöbaum, Anke; Jaeger-Erben, Melanie; Schmidt, Karolin
In: Journal of cleaner production - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 470 (2024), Artikel 143279, insges. 13 S.
Dissertation
Computer-aided catalyst pellet design for load-flexible fixed-bed reactor operation
Zimmermann, Ronny Tobias; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2024, xxv, 154 Seiten [Literaturverzeichnis: Seite 119-134][Literaturverzeichnis: Seite 119-134]
2023
Buchbeitrag
Hybrid modeling of the catalytic CO2 methanation using process data and process knowledge
Peterson, Luisa; Bremer, Jens; Sundmacher, Kai
In: 33rd European Symposium on Computer Aided Process Engineering , 2023 - Amsterdam, Netherlands : Elsevier ; Kokossis, Antonios C., Bd. 52 (2023), S. 1489-1494
Optimal design of anion-pillared metal-organic frameworks for gas separation
Zhang, Xiang; Sundmacher, Kai
In: 33rd European Symposium on Computer Aided Process Engineering , 2023 - Amsterdam, Netherlands : Elsevier ; Kokossis, Antonios C., Bd. 52 (2023), S. 991-996
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Electrochemical performance of a spatially distributed ECPrOx reactor
Peña Arias, Ivonne Karina; Hanke-Rauschenbach, Richard; Sundmacher, Kai
In: ECS advances - Bristol : IOP Publishing Ltd., Bd. 2 (2023), Heft 3, Artikel 034501
Optimal design of a sector-coupled renewable methanol production amid political goals and expected conflicts - costs vs. land use
Svitnič, Tibor; Beer, Katrin; Sundmacher, Kai; Böcher, Michael
In: Sustainable production and consumption - Amsterdam [u.a.] : Elsevier . - 2023, insges. 44 S.
High-throughput computational solvent screening for lignocellulosic biomass processing
König-Mattern, Laura; Komarova, Anastasia O.; Ghosh, Arpa; Linke, Steffen; Rihko-Struckmann, Liisa K.; Luterbacher, Jeremy; Sundmacher, Kai
In: The chemical engineering journal - Amsterdam : Elsevier, Bd. 452 (2023), Heft Part 4, Artikel 139476, insges. 16 S.
Direct numerical simulations of polypropylene gasification in supercritical water
Cheng, Chi; Wei, Guan; Zhisong, Ou; Sundmacher, Kai; Thévenin, Dominique
In: Physics of fluids - Melville, NY : American Institute of Physics, Bd. 35 (2023), Heft 6, insges. 14 S.
Dissertation
Computer-aided model development, process design and operating strategies for transient liquid multiphase systems
Rätze, Karsten Hans Georg; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2023, 1 Online-Ressource (xvi, 263 Seiten, 4.92 MB) [Literaturverzeichnis: 217-238][Literaturverzeichnis: 217-238]
2022
Artikel in Zeitschrift
Increased efficiency of charge-mediated fusion in polymer/lipid hybrid membranes
Otrin, Nika; Otrin, Lado; Rauchhaus, Jonas; Zhao, Ziliang; Kyrilis, Fotis L.; Hamdi, Farzad; Kastritis, Panagiotis L.; Dimova, Rumiana; Ivanov, Ivan; Sundmacher, Kai
In: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America - Washington, DC : National Acad. of Sciences, Bd. 119 (2022), Heft 20, Artikel e2122468119, insges. 12 S.
Buchbeitrag
Metal-organic framework targeting for optimal pressure swing adsorption processes
Zhang, Xiang; Zhou, Teng; Sundmacher, Kai
In: Symposium: 14th International Symposium on Process Systems Engineering, Kyoto, Japan, June 19-23, 2022, Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 49 (2022), S. 295-300
Integrated solvent and process design
Linke, Steffen; Keßler, Tobias; Kunde, Christian; Kienle, Achim; Sundmacher, Kai
In: Integrated Chemical Processes in Liquid Multiphase Systems - Berlin: De Gruyter; Kraume, Matthias . - 2022, S. 535-551
A new machine learning framework for efficient MOF discovery - application to hydrogen storage
Zhou, Teng; Wang, Zihao; Sundmacher, Kai
In: Symposium: 14th International Symposium on Process Systems Engineering, Kyoto, Japan, June 19-23, 2022, Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 49 (2022), S. 1807-1812
A novel machine learning-based optimization approach for the molecular design of solvents
Wang, Zihao; Zhou, Teng; Sundmacher, Kai
In: Symposium: 32nd European Symposium on Computer Aided Process Engineering, Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 51 (2022), S. 1477-1482
Optimal catalyst-reactor design for load-flexible CO2 methanation by multi-period design optimization
Zimmermann, Ronny T.; Bremer, Jens; Sundmacher, Kai
In: Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 49 (2022), S. 841-846 [Symposium: 14th International Symposium on Process Systems Engineering, Kyoto, Japan, June 19-23, 2022]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Renewable methanol production - optimization-based design, scheduling and waste-heat utilization with the FluxMax approach
Svitnič, Tibor; Sundmacher, Kai
In: Applied energy - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 326 (2022)
A neural recommender system for efficient adsorbent screening
Zhang, Xiang; Sethi, Sahil; Wang, Zihao; Zhou, Teng; Qi, Zhiwen; Sundmacher, Kai
In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 259 (2022)
Identification of optimal metal-organic frameworks by machine learning - structure decomposition, feature integration, and predictive modeling
Wang, Zihao; Zhou, Yageng; Zhou, Teng; Sundmacher, Kai
In: Computers & chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 160 (2022)
Sustainability of green solvents - review and perspective
Hessel, Volker; Tran, Nam Nghiep; Asrami, Mahdieh Razi; Tran, Quy Don; Van Duc Long, Nguyen; Escribà-Gelonch, Marc; Tejada, Jose Osorio; Linke, Steffen; Sundmacher, Kai
In: Green chemistry - Cambridge: RSC, Bd. 24 (2022), 2, S. 410-437
Graph neural networks for the prediction of infinite dilution activity coefficients
Sanchez Medina, Edgar Ivan; Linke, Steffen; Stoll, Martin; Sundmacher, Kai
In: Digital discovery - Cambridge: Royal Society of Chemistry, Bd. 1 (2022), 3, S. 216-225
Rational screening of deep eutectic solvents for the direct extraction of α-tocopherol from deodorized distillates
Cheng, Jie; Qin, Hao; Cheng, Hongye; Song, Zhen; Qi, Zhiwen; Sundmacher, Kai
In: ACS sustainable chemistry & engineering/ American Chemical Society - Washington, DC: ACS Publ., Bd. 10 (2022), 25, S. 8216-8227
Monolithic Al 2O 3 xerogels with hierarchical meso-/macropore system as catalyst supports for methanation of CO 2
Abel, Ken Luca; Beger, Tobias; Poppitz, David; Zimmermann, Ronny T.; Kuschel, Oliver; Sundmacher, Kai; Gläser, Roger
In: ChemCatChem - Weinheim: WILEY-VCH Verlag, Bd. 14 (2022), 15, insges. 13 S.
Fusion-induced growth of biomimetic polymersomes - behavior of poly(dimethylsiloxane)-poly(ethylene oxide) vesicles in saline solutions under high agitation
Marušič, Nika; Zhao, Ziliang; Otrin, Lado; Dimova, Rumiana; Ivanov, Ivan; Sundmacher, Kai
In: Macromolecular rapid communications - Weinheim: Wiley-VCH, Bd. 43 (2022), 5, insges. 11 S.
Electrochemical evaluation of the de-/re-activation of oxygen evolving Ir oxide
Papakonstantinou, Georgios; Spanos, Ioannis; Dam, An Phuc; Schlögl, Robert; Sundmacher, Kai
In: Physical chemistry, chemical physics - Cambridge: RSC Publ., Bd. 24 (2022), S. 14579-14591
Integrated metal-organic framework (MOF) and pressure/vacuum swing adsorption process design - MOF matching
Zhang, Xiang; Zhou, Teng; Sundmacher, Kai
In: AIChE journal/ American Institute of Chemical Engineers - Hoboken, NJ: Wiley, Bd. 68 (2022), 9, insges. 13 S.
Digitization in catalysis research - towards a holistic description of a Ni/Al2O3 reference catalyst for CO2 methanation
Weber, Sebastian; Zimmermann, Ronny T.; Bremer, Jens; Abel, Ken L.; Poppitz, David; Prinz, Nils; Ilsemann, Jan; Wendholt, Sven; Yang, Qingxin; Pashminehazar, Reihaneh; Monaco, Federico; Cloetens, Peter; Huang, Xiaohui; Kübel, Christian; Kondratenko, Evgenii V.; Bauer, Matthias; Bäumer, Marcus; Zobel, Mirijam; Gläser, Roger; Sundmacher, Kai; Sheppard, Thomas L.
In: ChemCatChem - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 14 (2022), Heft 8, Artikel e202101878, insges. 18 S.
Computational screening of metal-organic frameworks for ethylene purification from ethane/ethylene/acetylene mixture
Zhou, Yageng; Zhang, Xiang; Zhou, Teng; Sundmacher, Kai
In: Nanomaterials - Basel: MDPI, Bd. 12 (2022), 5, insges. 14 S.
Load-flexible fixed-bed reactors by multi-period design optimization
Zimmermann, Ronny Tobias; Bremer, Jens; Sundmacher, Kai
In: The chemical engineering journal - Amsterdam: Elsevier, Bd. 428 (2022), insges. 14 S.
Multiscale process systems engineering - analysis and design of chemical and energy systems from molecular design up to process optimization
Zhou, Teng; Sundmacher, Kai
In: Frontiers of chemical science and engineering - Heidelberg: Springer, Bd. 16 (2022), 2, S. 137-140
Rational eutectic solvent design by linking regular solution theory with QSAR modelling
Chen, Jiahui; Zhu, Fengyuan; Qin, Hao; Song, Zhen; Qi, Zhiwen; Sundmacher, Kai
In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 262 (2022)
Thermal-plasma-assisted renewable hydrogen and solid carbon production from ionic liquid-based biogas upgrading - a process intensification study
Song, Zhen; Long, Nguyen Van Duc; Qin, Hao; Tran, Nam Nghiep; Fulcheri, Laurent; Hessel, Volker; Sundmacher, Kai
In: Chemical engineering and processing - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 180 (2022)
Integrated computer-aided molecular and process design - green solvents for the hydroformylation of long-chain olefines
Keßler, Tobias; Kunde, Christian; Linke, Steffen; Sundmacher, Kai; Kienle, Achim
In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 249 (2022)
Interpretable machine learning for accelerating the discovery of metal-organic frameworks for ethane/ethylene separation
Wang, Zihao; Zhou, Teng; Sundmacher, Kai
In: The chemical engineering journal - Amsterdam: Elsevier, Bd. 444 (2022)
Closed-loop real-time optimization for unsteady operating production systems
Himmel, Andreas; Findeisen, Rolf; Sundmacher, Kai
In: Journal of process control - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 113 (2022), S. 80-95
Dissertation
Bottom-up synthesis of Nicotinamide Adenine Dinucleotide (NAD) regeneration modules for artificial cells
Wang, MinHui; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg, 2022, 1 Online-Ressource (xiii, 110 Seiten, 6,51 MB), Illustrationen
A modular platform for growth of hybrid and polymer membrane systems by vesicle fusion
Otrin, Nika; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, 2022, 1 Online-Ressource (XV, 254 Seiten, 17,3 MB), Illustrationen
Integration of a light-switchable ATP regeneration system with motility modules - toward building an artificial cell and bio-hybrid micro-swimmer - Integration eines durch Licht schaltbaren ATP-Regenerationssystems mit Motilitätsmodulen - auf dem Weg zu einer künstlichen Zelle und einem Biohybriden Mikro-Schwimmer
Ahmad, Raheel; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, 2022, 1 Online-Ressource (vii, 195 Seiten, 15,57 MB), Illustrationen
2021
Buchbeitrag
Prediction of bioconcentration factors (BCF) using graph neural networks
Sanchez Medina, E. I.; Linke, S.; Sundmacher, Kai
In: Symposium: 31st European Symposium on Computer Aided Process Engineering, Istanbul, 6 - 9 June 2021, Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 50 (2021), S. 991-997
Power-to-chemicals - a superstructure problem for sustainable syngas production
Garmatter, Dominik Karl; Maggi, Andrea; Wenzel, Marcus; Monem, Shaimaa; Hahn, Mirko; Stoll, Martin; Sager, Sebastian; Benner, Peter; Sundmacher, Kai
In: Mathematical Modeling, Simulation and Optimization for Power Engineering and Management - Cham: Springer International Publishing; Göttlich, Simone . - 2021, S. 145-168 - ( Mathematics in industry; volume 34)
Computer-aided screening of deep eutectic solvent systems for the associative extraction of α-tocopherol from deodorizer distillate
Song, Zhen; Zhou, Teng; Sundmacher, Kai
In: Symposium: 31st European Symposium on Computer Aided Process Engineering, Istanbul, 6 - 9 June 2021, Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 50 (2021), S. 341-346
Rational design of ionic liquid phase-change material for efficient thermal energy storage
Zhou, Teng; Shi, Huaiwei; Sundmacher, Kai
In: Symposium: 31st European Symposium on Computer Aided Process Engineering, Istanbul, 6 - 9 June 2021, Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 50 (2021), S. 191-196
Acyclic modular flowsheet optimization using multiple trust regions and Gaussian process regression
Sanchez Medina, E. I.; Rodriguez Vallejo, D.; Chachuat, B.; Sundmacher, Kai; Petsagkourakis, P.; Rio-Chanona, E. A.
In: Symposium: 31st European Symposium on Computer Aided Process Engineering, Istanbul, 6 - 9 June 2021, Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 50 (2021), S. 1117-1123
Multi-period design optimization of flexible fixed-bed reactors by stoichiometry-based model reduction
Zimmermann, Ronny T.; Bremer, Jens; Sundmacher, Kai
In: Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 50 (2021), S. 947-952 [Symposium: 31st European Symposium on Computer Aided Process Engineering, Istanbul, 6 - 9 June 2021]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Comparative screening of organic solvents, ionic liquids, and their binary mixtures for vitamin E extraction from deodorizer distillate
Qin, Hao; Song, Zhen; Qi, Zhiwen; Sundmacher, Kai
In: Chemical engineering and processing - Amsterdam [u.a.]: Elsevier . - 2021
Power-to-syngas - a parareal optimal control approach
Maggi, Andrea; Garmatter, Dominik; Sager, Sebastian; Stoll, Martin; Sundmacher, Kai
In: Frontiers in energy research - Lausanne: Frontiers Media, Bd. 9 (2021), insges. 16 S.
β-Carotene extraction from Dunaliella salina by supercritical CO 2
Ludwig, Kristin; Rihko-Struckmann, Liisa; Brinitzer, Gordon; Unkelbach, Gerd; Sundmacher, Kai
In: Journal of applied phycology - Dordrecht [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V, Bd. 33 (2021), 3, S. 1435-1445
Biogas upgrading using ionic liquid [Bmim][PF6] followed by thermal-plasma-assisted renewable hydrogen and solid carbon production
Long, Nguyen Van Duc; Kim, Gwang Sik; Tran, Nam Nghiep; Lee, Dong Young; Fulcheri, Laurent; Song, Zhen; Sundmacher, Kai; Lee, Moonyong; Hessel, Volker
In: International journal of hydrogen energy - New York, NY [u.a.]: Elsevier . - 2021
Non-intrusive time-POD for optimal control of a fixed-bed reactor for CO2 methanation
Bremer, Jens; Heiland, Jan; Benner, Peter; Sundmacher, Kai
In: IFAC-PapersOnLine/ Internationale Förderung für Automatische Lenkung - Frankfurt: Elsevier, Bd. 54 (2021), 3, S. 122-127
Scale up of transmembrane NADH oxidation in synthetic giant vesicles
Wang, MinHui; Weber, André; Hartig, Roland; Zheng, Yiran; Krafft, Dorothee; Vidaković-Koch, Tanja; Zuschratter, Werner; Ivanov, Ivan; Sundmacher, Kai
In: Bioconjugate chemistry - Columbus, Ohio: American Chemical Society, Bd. 32 (2021), 5, S. 897-903
Forschungsarbeiten am Institut für Verfahrenstechnik der OttovonGuerickeUniversität Magdeburg
Reichl, Udo; Seidel-Morgenstern, Andreas; Sundmacher, Kai; Tsotsas, Evangelos; Wachem, Berend
In: Chemie - Ingenieur - Technik - Weinheim : Wiley-VCH Verl., Bd. 93 (2021), Heft 3, S. 345-352
Optimization of pressure swing adsorption via a trust-region filter algorithm and equilibrium theory
Uebbing, Jennifer; Biegler, Lorenz T.; Rihko-Struckmann, Liisa; Sager, Sebastian; Sundmacher, Kai
In: Computers & chemical engineering: an international journal of computer applications in chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 151 (2021)
Light-powered reactivation of flagella and contraction of microtubule networks - toward building an artificial cell
Ahmad, Raheel; Kleineberg, Christin; Nasirimarekani, Vahid; Su, Yu-Jung; Goli Pozveh, Samira; Bae, Albert; Sundmacher, Kai; Bodenschatz, Eberhard; Guido, Isabella; Vidaković-koch, Tanja; Gholami, Azam
In: ACS synthetic biology/ American Chemical Society - Washington, DC: ACS, Bd. 10 (2021), 6, S. 1490-1504
Advances in the HCl gas-phase electrolysis employing an oxygen-depolarized cathode
Bechtel, Simon; Crothers, Andrew R.; Weber, Adam Z.; Kunz, Ulrich; Turek, Thomas; Vidaković-Koch, Tanja; Sundmacher, Kai
In: Electrochimica acta - New York, NY [u.a.]: Elsevier, Bd. 365 (2021), insges. 13 S.
Novel multiplicity and stability criteria for non-isothermal fixed-bed reactors
Bremer, Jens; Sundmacher, Kai
In: Frontiers in energy research - Lausanne: Frontiers Media, Bd. 8 (2021), insges. 19 S.
Neural recommender system for the activity coefficient prediction and UNIFAC model extension of ionic liquid-solute systems
Chen, Guzhong; Song, Zhen; Qi, Zhiwen; Sundmacher, Kai
In: AIChE journal/ American Institute of Chemical Engineers - Hoboken, NJ: Wiley, Bd. 67 (2021), 4, insges. 13 S.
Bottom-up synthesis of artificial cells - recent highlights and future challenges
Ivanov, Ivan; López Castellanos, Sebastián; Balasbas, Severo; Otrin, Lado; Marušič, Nika; Vidaković-Koch, Tanja; Sundmacher, Kai
In: Annual review of chemical and biomolecular engineering - Palo Alto, Calif.: Annual Reviews, Bd. 12 (2021), 1, S. 287-308
Computer-aided solvent screening for the fractionation of wet microalgae biomass
König-Mattern, Laura; Linke, Steffen; Rihko-Struckmann, Liisa; Sundmacher, Kai
In: Green chemistry - Cambridge: RSC, Bd. 23 (2021), 24, S. 10014-10029
Refining biomass residues for sustainable energy and bioproducts
Sundmacher, Kai
In: Journal of Nuclear Energy Science and Power Generation Technology - London: Scitechnol, Bd. 10 (2021), 8
Hybrid data-driven and mechanistic modeling approaches for multiscale material and process design
Zhou, Teng; Gani, Rafiqul; Sundmacher, Kai
In: Engineering - Beijing: Engineering Sciences Press., Bd. 7 (2021), 9, S. 1231-1238
Integrated metal-organic framework and pressure/vacuum swing adsorption process design - descriptor optimization
Zhang, Xiang; Zhou, Teng; Sundmacher, Kai
In: AIChE journal/ American Institute of Chemical Engineers - Hoboken, NJ: Wiley, Bd. 68 (2021), 2, insges. 12 S.
Integrated ionic liquid and rate-based absorption process design for gas separation - global optimization using hybrid models
Zhang, Xiang; Ding, Xuechong; Song, Zhen; Zhou, Teng; Sundmacher, Kai
In: AIChE journal/ American Institute of Chemical Engineers - Hoboken, NJ: Wiley, Bd. 68 (2021), 10, insges. 13 S.
Decoupling oxygen and water transport dynamics in polymer electrolyte membrane fuel cells through frequency response methods based on partial pressure perturbations
Sorrentino, Antonio; Sundmacher, Kai; Vidaković-Koch, Tanja
In: Electrochimica acta - New York, NY [u.a.]: Elsevier, Bd. 390 (2021)
Dissertation
Power-to-methane process synthesis via mixed integer nonlinear programming
Uebbing, Jennifer; Sager, Sebastian; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Mathematik 2021, XII, 167 Seiten [Literaturverzeichnis: Seite 167-182][Literaturverzeichnis: Seite 167-182]
Development of a novel, energy effcient process for the gas-phase electrolysis of hydrogen chloride to chlorine
Bechtel, Simon; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, 2021, 1 Online-Ressource (xviii, 239 Blätter, 5,93 MB), Illustrationen
Optimal process design across process hierarchies for the efficient utilization of renewable energy sources
Schack, Dominik; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2021, xxiii, 163 Seiten [Literaturverzeichnis: Seite 135-152][Literaturverzeichnis: Seite 135-152]
Optimization-based operation strategy and storage design for coupled processes
Himmel, Andreas; Sundmacher, Kai; Sager, Sebastian
In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2021, e-o, 220 Seiten [Literaturverzeichnis: Seite 161-184][Literaturverzeichnis: Seite 161-184]
2020
Artikel in Zeitschrift
Constructing artificial respiratory chain in polymer compartments: Insights into the interplay between bo3 oxidase and the membrane
Marušič, Nika; Otrin, Lado; Zhao, Ziliang; Lira, Rafael B.; Kyrilis, Fotis L.; Hamdi, Farzad; Kastritis, Panagiotis L.; Vidaković-Koch, Tanja; Ivanov, Ivan; Sundmacher, Kai; Dimova, Rumiana
In: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America - Washington, DC : National Acad. of Sciences, Bd. 117 (2020), Heft 26, S. 15006-15017
Buchbeitrag
Numerical methods for coupled population balance systems applied to the dynamical simulation of crystallization processes
Ahrens, Robin; Lakdawala, Zahra; Voigt, Andreas; Wiedmeyer, Viktoria; John, Volker; Le Borne, Sabine; Sundmacher, Kai
In: Dynamic flowsheet simulation of solids processes - Cham: Springer Nature Switzerland AG 2020, 2020; Heinrich, Stefan . - 2020, S. 475-518
Power-to-syngas processes by reactor-separator superstructure optimization
Maggi, Andrea; Wenzel, Marcus; Sundmacher, Kai
In: Symposium: 30th European Symposium on Computer Aided Process Engineering, virtual, August 31 - September 2, 2020, Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 48 (2020), S. 1387-1392
In silico screening of metal-organic frameworks for acetylene/ethylene separation
Zhou, Yageng; Zhou, Teng; Sundmacher, Kai
In: Symposium: 30th European Symposium on Computer Aided Process Engineering, virtual, August 31 - September 2, 2020, Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 48 (2020), S. 895-900
Computer aided molecular design of green solvents for the hydroformylation of long-chain olefines
Keßler, Tobias; Kunde, Christian; Linke, Steffen; McBride, Kevin; Sundmacher, Kai; Kienle, Achim
In: 30th European Symposium on Computer Aided Process Engineering/ European Symposium on Computer Aided Process Engineering - Amsterdam: Elsevier, 2020 . - 2020, S. 745-750
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Selectivity and sustainability of electroenzymatic process for glucose conversion to gluconic acid
Varničić, Miroslava; Zasheva, Iva N.; Haak, Edgar; Sundmacher, Kai; Vidaković-Koch, Tanja
In: Catalysts: open access journal - Basel: MDPI, Volume 10(2020), issue 3, article 269, 20 Seiten
Polymer electrolyte fuel cell degradation mechanisms and their diagnosis by frequency response analysis methods - a review
Sorrentino, Antonio; Sundmacher, Kai; Vidaković-Koch, Tanja
In: Energies - Basel: MDPI, Volume 13(2020), issue 21, article 5825, 28 Seiten
Transformation of remnant algal biomass to 5-HMF and levulinic acid - influence of a biphasic solvent system
Rihko-Struckmann, Liisa; Oluyinka, Olalekan; Sahni, Aditya; McBride, Kevin; Fachet, Melanie; Ludwig, Kristin; Sundmacher, Kai
In: RSC Advances / Royal Society of Chemistry - London : RSC Publishing, Bd. 42 (2020), Heft 10, S. 24753-24763
Systematic screening of deep eutectic solvents as sustainable separation media exemplified by the CO 2 capture process
Song, Zhen; Hu, Xutao; Wu, Hongyi; Mei, Mingcan; Linke, Steffen; Zhou, Teng; Qi, Zhiwen; Sundmacher, Kai
In: ACS sustainable chemistry & engineering/ American Chemical Society - Washington, DC: ACS Publ., Bd. 8.2020, 23, S. 87418751
Symmetry breaking and emergence of directional flows in minimal actomyosin cortices
Vogel, Sven K.; Wölfer, Christian; Ramirez-Diaz, Diego A.; Flassig, Robert; Sundmacher, Kai; Schwille, Petra
In: Cells - Basel : MDPI - Volume 9 (2020), issue 6, article 1432, 10 Seiten
Hybrid semi-parametric modeling in separation processes - a review
McBride, Kevin; Sanchez Medina, Edgar Ivan; Sundmacher, Kai
In: Chemie - Ingenieur - Technik - Weinheim: Wiley-VCH Verl., Bd. 92 (2020), 7, S. 842-855
Precise determination of LJ parameters and Eucken correction factors fora more accurate modeling of transport properties in gases
Bechtel, Simon; Bayer, Brian; Vidaković-Koch, Tanja; Wiser, Artur; Vogel, Herbert; Sundmacher, Kai
In: Heat and mass transfer: research journal - Berlin: Springer . - 2020
Time-minimal set point transition for nonlinear SISO systems under different constraints
Himmel, Andreas; Sager, Sebastian; Sundmacher, Kai
In: Automatica: a journal of IFAC, the International Federation of Automatic Control - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Pergamon Press, Volume 114 (2020), article 108806
Light-driven ATP regeneration in diblock/grafted hybrid vesicles
Kleineberg, Christin; Wölfer, Christian; Abbasnia, Amirhossien; Pischel, Dennis; Bednarz, Claudia; Ivanov, Ivan; Heitkamp, Thomas; Börsch, Michael; Sundmacher, Kai; Vidaković-Koch, Tanja
In: ChemBioChem: a European journal of chemical biology - Weinheim: Wiley-VCH . - 2020
Extending the UNIFAC model for ionic liquid-solute systems by combining experimental and computational databases
Song, Zhen; Zhou, Teng; Qi, Zhiwen; Sundmacher, Kai
In: AIChE journal/ American Institute of Chemical Engineers - Hoboken, NJ: Wiley, Volume 66(2020), issue 2, article e16821, 15 Seiten
Screening of functional solvent system for automatic aldehyde and ketone separation in aldol reaction - a combined COSMO-RS and experimental approach
Zhang, Chenyue; Song, Zhen; Jin, Can; Nijhuis, Job; Zhou, Teng; Noel, Timothy; Gröger, Harald; Sundmacher, Kai; Hest, Jan; Hessel, Volker
In: The chemical engineering journal - Amsterdam : Elsevier - Volume 385(2020), article 123399
Constrained gaussian process learning for model predictive control
Matschek, Janine; Himmel, Andreas; Sundmacher, Kai; Findeisen, Rolf
In: IFAC-PapersOnLine/ Internationale Förderung für Automatische Lenkung - Frankfurt: Elsevier, Bd. 53 (2020), 2, S. 971-976
CO2 methanation process synthesis by superstructure optimization
Uebbing, Jennifer; Rihko-Struckmann, Liisa; Sager, Sebastian; Sundmacher, Kai
In: Journal of CO2 utilization - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, 20 (2020), Article 101228, insgesamt 15 Seiten
Optimal tube bundle arrangements in side-fired methane steam reforming furnaces
Engel, Sebastian; Liesche, Georg; Sundmacher, Kai; Janiga, Gábor; Thévenin, Dominique
In: Frontiers in energy research - Lausanne: Frontiers Media, Volume 8(2020), article 583346, 17 Seiten
Evaluation of COSMO-RS for solid-liquid equilibria prediction of binary eutectic solvent systems
Song, Zhen; Wang, Jingwen; Sundmacher, Kai
In: Green energy & environment - Amsterdam: Elsevier . - 2020[Online first]
Model-based optimal design of phase change ionic liquids for efficient thermal energy storage
Shi, Huaiwei; Zhang, Xiang; Sundmacher, Kai; Zhou, Teng
In: Green energy & environment - Amsterdam: Elsevier . - 2020[Online first]
The FluxMax approach - simultaneous flux optimization and heat integration by discretization of thermodynamic state space illustrated on methanol synthesis process
Schack, Dominik; Liesche, Georg; Sundmacher, Kai
In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Volume 215(2020), article 115382
Energy-efficient distillation processes by additional heat transfer derived from the FluxMax approach
Schack, Dominik; Jastram, Alexander; Liesche, Georg; Sundmacher, Kai
In: Frontiers in energy research - Lausanne: Frontiers Media, Volume 8(2020), article 134, 15 Seiten
Degradation study of a proton exchange membrane water electrolyzer under dynamic operation conditions
Papakonstantinou, Georgios; Algara-Siller, Gerardo; Teschner, Detre; Vidaković-Koch, Tanja; Schlögl, Robert; Sundmacher, Kai
In: Applied energy - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Volume 280(2020), article 115911, 10 Seiten
Mixed-integer linear programming (MILP) approach for the synthesis of efficient power-to-syngas processes
Maggi, Andrea; Wenzel, Marcus; Sundmacher, Kai
In: Frontiers in energy research - Lausanne: Frontiers Media, Volume 8(2020), article 161, 14 Seiten
Systematic green solvent selection for the hydroformylation of long-chain alkenes
Linke, Steffen; McBride, Kevin; Sundmacher, Kai
In: ACS sustainable chemistry & engineering/ American Chemical Society - Washington, DC: ACS Publ. . - 2020[Online first]
Model-based analysis of the limiting mechanisms in the gas-phase oxidation of HCl employing an oxygen depolarized cathode
Bechtel, Simon; Vidaković-Koch, Tanja; Weber, Adam Z.; Sundmacher, Kai
In: Journal of the Electrochemical Society: JES/ Electrochemical Society - Bristol: IOP Publishing, Volume 167(2020), article 013537, 16 Seiten
On the role of microkinetic network structure in the interplay between oxygen evolution reaction and catalyst dissolution
Dam, An Phuc; Papakonstantinou, Georgios; Sundmacher, Kai
In: Scientific reports - [London]: Macmillan Publishers Limited, part of Springer Nature, Volume 10(2020), article number 14140, 13 Seiten
Optimal catalyst particle design for flexible fixed-bed CO 2 methanation reactors
Zimmermann, Ronny Tobias; Bremer, Jens; Sundmacher, Kai
In: The chemical engineering journal - Amsterdam: Elsevier, Volume 387(2020), article 123704
Computer-aided solvent selection and design for efficient chemical processes
Zhou, Teng; McBride, Kevin; Linke, Steffen; Song, Zhen; Sundmacher, Kai
In: Current opinion in chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 27.2020, S. 35-44
Porosity and structure of hierarchically porous Ni/Al 2O 3 catalysts for CO 2 methanation
Weber, Sebastian; Abel, Ken L.; Zimmermann, Ronny T.; Huang, Xiaohui; Bremer, Jens; Rihko-Struckmann, Liisa K.; Batey, Darren; Cipiccia, Silvia; Titus, Juliane; Poppitz, David; Kübel, Christian; Sundmacher, Kai; Gläser, Roger; Sheppard, Thomas L.
In: Catalysts: open access journal - Basel: MDPI, Volume 10(2020), issue 12, article 1471, 22 Seiten
Dissertation
Continuous crystallization in a helically coiled flow tube crystallizer
Wiedmeyer, Viktoria; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2020, XI, 123 Seiten [Literaturverzeichnis: Seite 105-114][Literaturverzeichnis: Seite 105-114]
2019
Buchbeitrag
Spezielle labortechnische Reaktoren - Wendelrohrreaktor
Jokiel, Michael; Sundmacher, Kai
In: Handbuch Chemische Reaktoren: Grundlagen und Anwendungen der Chemischen Reaktionstechnik - Wiesbaden: Springer Spektrum, 2019 . - 2019, S. 1-33
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Compartments for synthetic cells - osmotically assisted separation of oil from double emulsions in a microfluidic chip
Krafft, Dorothee; López Castellanos, Sebastián; Lira, Rafael B.; Dimova, Rumiana; Ivanov, Ivan; Sundmacher, Kai
In: ChemBioChem - Weinheim: Wiley-VCH, Bd. 20.2019, 20, S. 2604-2608
A guide to concentration alternating frequency response analysis of fuel cells
Sorrentino, Antonio; Sundmacher, Kai; Vidaković-Koch, Tanja
In: JoVE. Video journal - [S.l.]: [s.n.] . - 2019, 154
Operation range extension via hot-spot control for catalytic CO2 methanation reactors
Bremer, Jens; Sundmacher, Kai
In: Reaction chemistry & engineering - Cambridge: Royal Society of Chemistry, Bd. 4 (2019), 6, S. 1019-1037
Polymerbased module for NAD + regeneration with visible light
Ma, Beatriz C.; Caire da Silva, Lucas; Jo, SeongMin; Wurm, Frederik R.; Bannwarth, Markus B.; Zhang, Kai A. I.; Sundmacher, Kai; Landfester, Katharina
In: ChemBioChem: a European journal of chemical biology - Weinheim: Wiley-VCH, Bd. 20 (2019), 20, S. 2593-2596
Derivation of rate equations for equilibrium limited gas-solid reactions
Wenzel, Marcus; Sundmacher, Kai
In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 203.2019, S. 76-85
Radiation-based model reduction for the optimization of high temperature tube bundle reactors - synthesis of hydrogen cyanide
Liesche, Georg; Sundmacher, Kai
In: Computers & chemical engineering: an international journal of computer applications in chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, 1977, Bd. 127.2019, S. 186-199
Stochastic-deterministic population balance modeling and simulation of a fluidized bed crystallizer experiment
Bartsch, Clemens; Wiedmeyer, Viktoria; Lakdawala, Zahra; Patterson, Robert I. A.; Voigt, Andreas; Sundmacher, Kai; John, Volker
In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, 1951, Volume 208 (2019), article 115102
Studying mass transport dynamics in polymer electrolyte membrane fuel cells using concentration-alternating frequency response analysis
Sorrentino, A.; Vidakovic-Koch, T.; Sundmacher, Kai
In: Journal of power sources - New York, NY [u.a.]: Elsevier, Bd. 412.2019, S. 331-335
Overview of surrogate modeling in chemical process engineering
McBride, Kevin; Sundmacher, Kai
In: Chemie - Ingenieur - Technik - Weinheim: Wiley-VCH Verl., Bd. 91.2019, 3, S. 228-239
Big data creates new opportunities for materials research - a review on methods and applications of machine learning for materials design
Zhou, Teng; Song, Zhen; Sundmacher, Kai
In: Engineering - Amsterdam: Elsevier, 2015 . - 2019[Online first]
Analysis of mass transport processes in the anodic porous transport layer in PEM water electrolysers
Zinser, Alexander; Papakonstantinou, Georgios; Sundmacher, Kai
In: International journal of hydrogen energy - New York, NY [u.a.]: Elsevier, Bd. 44 (2019), 52, S. 28077-28087
Electrochemical gas phase oxidation of hydrogen chloride to chlorine - model-based analysis of transport and reaction mechanisms
Bechtel, Simon; Sorrentino, Antonio; Vidaković-Koch, Tanja; Weber, Adam Z.; Sundmacher, Kai
In: Electrochimica acta - New York, NY [u.a.]: Elsevier, Volume 324 (2019), article 134780
H2 permeation through N117 and its consumption by IrOx in PEM water electrolyzers
Papakonstantinou, Georgios; Sundmacher, Kai
In: Electrochemistry communications - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Volume 108 (2019), article 106578
Directed growth of biomimetic microcompartments
Ivanov, Ivan; Lira, Rafael B.; Tang, T.Y. Dora; Franzmann, Titus; Klosin, Adam; da Silva, Lucas Caire; Hyman, Anthony; Landfester, Katharina; Lipowsky, Reinhard; Sundmacher, Kai; Dimova, Rumiana
In: Advanced biosystems - Weinheim: Wiley-VCH, Volume 3, issue 6 (2019), article 1800314
Energyefficient gasphase electrolysis of hydrogen chloride
Bechtel, Simon; Vidaković-Koch, Tanja; Sundmacher, Kai
In: Chemie - Ingenieur - Technik: CIT - Weinheim: Wiley-VCH Verl., Bd. 91 (2019), 6, S. 795-808
Miniplant-scale evaluation of a semibatch-continuous tandem reactor system for the hydroformylation of long-chain olefins
Jokiel, Michael; Rätze, Karsten H. G.; Kaiser, Nicolas M.; Künnemann, Kai U.; Hollenbeck, Jan-Peter; Dreimann, Jens M.; Vogt, Dieter; Sundmacher, Kai
In: Industrial & engineering chemistry research - Columbus, Ohio: American Chemical Society, Bd. 58.2019, 7, S. 2471-2480
Productivity versus product quality - exploring the limits of autothermal microchannel reactors in methane steam reformingrocess
Liesche, Georg; Sundmacher, Kai
In: The chemical engineering journal - Amsterdam: Elsevier, 1997, Volume 377 (2019), article 120048
The FluxMax approach for simultaneous process synthesis and heat integration: Production of hydrogen cyanide
Liesche, Georg; Schack, Dominik; Sundmacher, Kai
In: AIChE journal/ American Institute of Chemical Engineers - Hoboken, NJ: Wiley, Volume 65, issue 7 (2019), article e16554, insgesamt 18 Seiten
Artificial organelles for energy regeneration
Otrin, Lado; Kleineberg, Christin; Caire da Silva, Lucas; Landfester, Katharina; Ivanov, Ivan; Wang, Minhui; Bednarz, Claudia; Sundmacher, Kai; Vidaković-Koch, Tanja
In: Advanced biosystems - Weinheim: Wiley-VCH, Volume 3, issue 6 (2019), article 1800323
Cyclic operation of a semi-batch reactor for the hydroformylation of long-chain olefins and integration in a continuous production process
Rätze, Karsten H. G.; Jokiel, Michael; Kaiser, Nicolas M.; Sundmacher, Kai
In: The chemical engineering journal - Amsterdam: Elsevier, Volume 377 (2019), article 120453
Simultaneous heat and mass flow optimization of a distillation column applying the FluxMax approach
Schack, Dominik; Liesche, Georg; Sundmacher, Kai
In: Chemical engineering transactions: CEt - Milano: AIDIC, Bd. 76 (2019), S. 337-342
Rational design of double salt ionic liquids as extraction solvents - separation of thiophene/ n octane as example
Song, Zhen; Hu, Xutao; Zhou, Yageng; Zhou, Teng; Qi, Zhiwen; Sundmacher, Kai
In: AIChE journal - Hoboken, NJ: Wiley, 1955, Volume 65, issue 8 (2019), article 16625, insgesamt 11 Seiten
Exergetic assessment of CO2 methanation processes for the chemical storage of renewable energies
Uebbing, Jennifer; Rihko-Struckmann, Liisa K.; Sundmacher, Kai
In: Applied energy - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 233/234 (2019), S. 271-282
Optimal solvent design for extractive distillation processes - a multiobjective optimization-based hierarchical framework
Zhou, Teng; Song, Zhen; Zhang, Xiang; Gani, Rafiqul; Sundmacher, Kai
In: Industrial & engineering chemistry research - Columbus, Ohio: American Chemical Society, 1987, Bd. 58.2019, 15, S. 5777-5786
Systematic selection of green solvents and process optimization for the hydroformylation of long-chain olefines
Keßler, Tobias; Kunde, Christian; Linke, Steffen; McBride, Kevin; Sundmacher, Kai; Kienle, Achim
In: Processes - Basel: MDPI, Volume 7 (2019), 12, Artikel 882
Surrogate modeling for liquidliquid equilibria using a parameterization of the binodal curve
Kunde, Christian; Keßler, Tobias; Linke, Steffen; McBride, Kevin; Sundmacher, Kai; Kienle, Achim
In: Processes - Basel: MDPI, Volume 7 (2019), 10, Artikel 753
Global optimization of distillation columns using explicit and implicit surrogate models
Keßler, Tobias; Kunde, Christian; McBride, Kevin; Mertens, Nick; Michaels, Dennis; Sundmacher, Kai; Kienle, Achim
In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 197 (2019), S. 235-245
Helically coiled segmented flow tubular reactor for the hydroformylation of long-chain olefins in a thermomorphic multiphase system
Jokiel, Michael; Kaiser, Nicolas Maximilian; Kováts, Péter; Mansour, Michael; Zähringer, Katharina; Nigam, Krishna Deo Prasad; Sundmacher, Kai
In: The chemical engineering journal - Amsterdam: Elsevier, Volume 377 (2019), article 120060
Dissertation
Dynamic optimization based reactor synthesis and design under uncertainty for liquid multiphase processes
Kaiser, Nicolas Maximilian; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg, 2018, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2019, XV, 167 Seiten [Literaturverzeichnis: Seite 151-162][Literaturverzeichnis: Seite 151-162]
Habilitation
Bioelectrochemical systems for energy and materials conversion
Vidaković-Koch, Tanja; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg, Habilitationsschrift Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2019, 1 Band (verschiedene Seitenzählungen) [Literaturverzeichnis: Seite 46-49; Es handelt sich um eine kumulative Schrift, die aus 10 Aufsätzen aus Zeitschriften und einer vorangestellten Einleitung besteht.][Literaturverzeichnis: Seite 46-49; Es handelt sich um eine kumulative Schrift, die aus 10 Aufsätzen aus Zeitschriften und einer vorangestellten Einleitung besteht.]
2018
Buchbeitrag
Computer aided design of green thermomorphic solvent systems for homogeneous catalyst recovery
McBride, Kevin; Linke, Steffen; Xu, Shuang; Sundmacher, Kai
In: Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 44.2018, S. 1783-1788[Symposium: 13th International Symposium on Process Systems Engineering, PSE 2018]
Integrated process and ionic liquid design by combining flowsheet simulation with quantum-chemical solvent screening
Bechtel, Simon; Song, Zhen; Zhou, Teng; Vidaković-Koch, Tanja; Sundmacher, Kai
In: Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 44 (2018), S. 2167-2172
Porous electrodes in bioelectrochemistry
Vidakovic-Koch, Tanja; Sundmacher, Kai
In: Encyclopedia of interfacial chemistry - Amsterdam, Netherlands: Elsevier; Wandelt, Klaus *1944-* . - 2018, S. 392-401
Thermodynamic network flow approach for chemical process synthesis
Liesche, Georg; Schack, Dominik; Rätze, Karsten Hans Georg; Sundmacher, Kai
In: Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 43 (2018), S. 881-886
Conduction-convection-radiation heat transfer in high temperature catalytic reactors
Liesche, Georg; Sundmacher, Kai
In: Konferenz: 5th International Conference of Fluid Flow, Heat and Mass Transfer, FFHMT'18, Niagara Falls, Canada, June 7 - 9, 2018, Proceedings of the 5th International Conference of Fluid Flow, Heat and Mass Transfer (FFHMT'18)/ International Conference of Fluid Flow, Heat and Mass Transfer - [Orléans, Ontario, Canada]: International ASET Inc.; Kruczek, Boguslaw . - 2018, insges. 2 S.
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Techno-ökonomische Optimierung des Produktionsnetzwerkes für die Synthese von Ameisensäure aus erneuerbaren Ressourcen
Schack, Dominik; Sundmacher, Kai
In: Chemie - Ingenieur - Technik - Weinheim: Wiley-VCH Verl., Bd. 90 (2018), 1-2, S. 256-266
Enhancing PEM water electrolysis efficiency by reducing the extent of Ti gas diffusion layer passivation
Bystron, T.; Vesely, M.; Paidar, M.; Papakonstantinou, Georgios; Sundmacher, Kai; Bensmann, Boris; Hanke-Rauschenbach, R.; Bouzek, K.
In: Journal of applied electrochemistry - Dordrecht [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V, Bd. 48 (2018), 6, S. 713-723
Particle-image-velocimetry measurements in organic liquid multiphase systems for an optimal reactor design and operation
Zähringer, Katharina; Wagner, Lisa-Maria; Thévenin, Dominique; Siegmund, Patrick; Sundmacher, Kai
In: Journal of visualization - Berlin: Springer, Bd. 21.2018, 1, S. 5-17
Renewables-to-Chemicals - optimaler Prozessentwurf für eine nachhaltige Methanolproduktion unter Einsatz von CO2
Schack, D.; Sundmacher, Kai
In: Chemie - Ingenieur - Technik - Weinheim: Wiley-VCH Verl., Bd. 90 (2018), 9, S. 1135
Computer-aided design of ionic liquids as solvents for extractive desulfurization
Song, Zhen; Zhang, Chenyue; Qi, Zhiwen; Zhou, Teng; Sundmacher, Kai
In: AIChE journal/ American Institute of Chemical Engineers - Hoboken, NJ: Wiley, Bd. 64 (2018), 3, S. 1013-1025
NMPC using pontryagins minimum principle-application to a two-phase semi-batch hydroformylation reactor under uncertainty
Aydin, Erdal; Bonvin, Dominique; Sundmacher, Kai
In: Computers & chemical engineering: an international journal of computer applications in chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 108.2018, S. 47-56
Continuous production of CO from CO 2 by RWGS chemical looping in fixed and fluidized bed reactors
Wenzel, Marcus; Rihko-Struckmann, Liisa; Sundmacher, Kai
In: The chemical engineering journal - Amsterdam: Elsevier, Bd. 336.2018, S. 278-296
Reactor-network synthesis via flux profile analysis
Kaiser, Nicolas Maximilian; Flassig, Robert; Sundmacher, Kai
In: The chemical engineering journal - Amsterdam: Elsevier, 1997, Bd. 335.2018, S. 1018-1030
Identification of key transport phenomena in high-temperature reactors - flow and heat transfer characteristics
Liesche, Georg; Sundmacher, Kai
In: Industrial & engineering chemistry research - Columbus, Ohio: American Chemical Society, 1987, Bd. 57.2018, 46, S. 15884-15897
Out-of-equilibrium microcompartments for the bottom-up integration of metabolic functions
Beneyton, Thomas; Krafft, Dorothee; Bednarz, Claudia; Kleineberg, Christin; Woelfer, Christian; Ivanov, Ivan; Vidaković-Koch, Tanja; Sundmacher, Kai; Baret, Jean-Christophe
In: Nature Communications - [London]: Nature Publishing Group UK, Vol. 9.2018, Art. 2391, insgesamt 10 S.
Toward fast dynamic optimization - an indirect algorithm that uses parsimonious input parameterization
Aydin, Erdal; Bonvin, Dominique; Sundmacher, Kai
In: Industrial & engineering chemistry research - Columbus, Ohio: American Chemical Society, Bd. 57.2018, 30, S. 10038-10048
Mechanisms behind overshoots in mean cluster size profiles in aggregation-breakup processes
Sadegh-Vaziri, Ramiar; Ludwig, Kristin; Sundmacher, Kai; Babler, Matthaus U.
In: Journal of colloid and interface science: JCIS - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 528.2018, S. 336-348
A guide to automated apoptosis detection - how to make sense of imaging flow cytometry data
Pischel, Dennis; Buchbinder, Jörn Holger; Sundmacher, Kai; Lavrik, Inna N.; Flassig, Robert J.
In: PLOS ONE - San Francisco, California, US : PLOS - Vol. 13.2018, 5, Art. e0197208, insgesamt 17 S.
Transmembrane NADH oxidation with tetracyanoquinodimethane
Wang, MinHui; Wölfer, Christian; Otrin, Lado; Ivanov, Ivan; Vidaković-Koch, Tanja; Sundmacher, Kai
In: Langmuir - Washington, DC: ACS Publ., Bd. 34 (2018), 19, S. 5435-5443
Novel process for the exergetically efficient recycling of chlorine by gas phase electrolysis of hydrogen chloride
Bechtel, Simon; Vidaković-Koch, Tanja; Sundmacher, Kai
In: The chemical engineering journal - Amsterdam: Elsevier, Bd. 346 (2018), S. 535-548
Computationally efficient NMPC for batch and semi-batch processes using parsimonious input parameterization
Aydin, Erdal; Bonvin, Dominique; Sundmacher, Kai
In: Journal of process control: a journal affiliated with IFAC, the International Federation of Automatic Control - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 66.2018, S. 12-22
Sequential bottom-up assembly of mechanically stabilized synthetic cells by microfluidics
Weiss, Marian; Frohnmayer, Johannes Patrick; Benk, Lucia Theresa; Haller, Barbara; Janiesch, Jan-Willi; Heitkamp, Thomas; Börsch, Michael; Lira, Rafael B.; Dimova, Rumiana; Lipowsky, Reinhard; Bodenschatz, Eberhard; Baret, Jean-Christophe; Vidaković-Koch, Tanja; Sundmacher, Kai; Platzman, Ilia; Spatz, Joachim P.
In: Nature materials - Basingstoke : Nature Publishing Group, Bd. 17 (2018), S. 89-96
Quantitative single cell analysis uncovers the life/death decision in CD95 network
Buchbinder, Jörn Holger; Pischel, Dennis; Sundmacher, Kai; Flassig, Robert J.; Lavrik, Inna N.
In: PLoS Computational Biology / Public Library of Science - San Francisco, Calif. : Public Library of Science - Vol. 14.2018, 9, Art. e1006368, insgesamt 21 S.
Linear programming approach for structure optimization of renewable-to-chemicals (R2Chem) production networks
Schack, Dominik; Rihko-Struckmann, Liisa; Sundmacher, Kai
In: Industrial & engineering chemistry research: I & EC research - Columbus, Ohio: American Chemical Society, Bd. 57 (2018), 30, S. 9889-9902
Dissertation
A cyclic growth-dissolution process for the controlled manipulation of crystal shape distributions
Eisenschmidt, Holger; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2018, x, 119 Seiten [Literaturverzeichnis: Seite 104-114]
Reverse water-gas shift chemical looping for syngas production from CO 2
Wenzel, Marcus; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg, 2018, xviii, 149 Seiten, 30 cm[Im Titel ist "2" tiefgestellt; Literaturverzeichnis: Seite 129-141]
Assessment of innovative downstream processing methods for microalgal β-carotene production
Ludwig, Kristin; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg, 2018, xviii, 126 Seiten, Illustrationen, Diagramme, 30 cm[Literaturverzeichnis: Seite 109-125]
Tailored indirect algorithms for efficient on-line optimization of batch and semi-batch processes
Aydin, Erdal; Sundmacher, Kai; Sager, Sebastian
In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2018, xx, 119 Seiten [Literaturverzeichnis: Seite 107-113]
2017
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Concentration-alternating frequency response - a new method for studying polymer electrolyte membrane fuel cell dynamics
Sorrentino, Antonio; Vidaković-Koch, Tanja; Hanke-Rauschenbach, Richard; Sundmacher, Kai
In: Electrochimica acta - New York, NY [u.a.] : Elsevier, Bd. 243 (2017), S. 53-64
Systematic method for screening ionic liquids as extraction solvents exemplified by an extractive desulfurization process
Song, Zhen; Zhou, Teng; Qi, Zhiwen; Sundmacher, Kai
In: ACS sustainable chemistry & engineering/ American Chemical Society - Washington, DC: ACS Publ., 2013, Bd. 5.2017, 4, S. 3382-3389
Recovery and separation of carbohydrate derivatives from the lipid extracted alga dunaliella by mild liquefaction
Rihko-Struckmann, Liisa K.; Molnar, Mark; Pirwitz, Kristin; Fachet, Melanie; McBride, Kevin; Zinser, Alexander; Sundmacher, Kai
In: ACS sustainable chemistry & engineering - Washington, DC : ACS Publ, Bd. 5.2017, 1, S. 588-595
Dynamic optimization of constrained semi-batch processes using Pontryagins minimum principle - an effective quasi-Newton approach
Aydin, Erdal; Bonvin, Dominique; Sundmacher, Kai
In: Computers & chemical engineering : an international journal of computer applications in chemical engineering - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 99.2017, S. 135-144
Thermodynamic analysis and optimization of RWGS processes for solar syngas production from CO 2
Wenzel, Marcus; Rihko-Stuckmann, Liisa; Sundmacher, Kai
In: AIChE journal - Hoboken, NJ: Wiley, Bd. 63.2017, 1, S. 15-22
CO 2 methanation - optimal start-up control of a fixed-bed reactor for power-to-gas applications
Bremer, Jens; Rätze, Karsten H. G.; Sundmacher, Kai
In: AIChE journal / American Institute of Chemical Engineers - Hoboken, NJ : Wiley, Bd. 63 (2017), 1, S. 23-31
CO production from CO 2 via reverse water-gas shift reaction performed in a chemical looping mode - Kinetics on modified iron oxide
Wenzel, Marcus; Aditya Dharanipragada, N. V. R.; Galvita, Vladimir V.; Poelman, Hilde; Marin, Guy B.; Rihko-Struckmann, Liisa; Sundmacher, Kai
In: Journal of CO2 utilization - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 17.2017, S. 60-68
Disorientation angle distribution of primary particles in potash alum aggregates
Kovačević, Tijana; Wiedmeyer, Viktoria; Schock, Jonathan; Voigt, Andreas; Pfeiffer, Franz; Sundmacher, Kai; Briesen, Heiko
In: Journal of crystal growth - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 467.2017, S. 93-106
A hybrid stochastic-deterministic optimization approach for integrated solvent and process design
Zhou, Teng; Zhou, Yageng; Sundmacher, Kai
In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, 1951, Bd. 159.2017, S. 207-216
Optimal control of univariate and multivariate population balance systems involving external fines removal
Hofmann, S.; Bajcinca, N.; Raisch, J.; Sundmacher, Kai
In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 168.2017, S. 101-123
Optimal reactor design via flux profile analysis for an integrated hydroformylation process
Kaiser, Nicolas Maximilian; Jokiel, Michael; McBride, Kevin; Flassig, Robert J.; Sundmacher, Kai
In: Industrial & engineering chemistry research - Columbus, Ohio : American Chemical Society, Bd. 56.2017, 40, S. 11507-11518
Integrated reaction-extraction process for the hydroformylation of long-chain alkenes with a homogeneous catalyst
McBride, Kevin; Kaiser, Nicolas Maximilian; Sundmacher, Kai
In: Computers & chemical engineering - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 105.2017, S. 212-223
Understanding PEM fuel cell dynamics - the reversal curve
Peña Arias, Ivonne Karina; Trinke, Patrick; Hanke-Rauschenbach, Richard; Sundmacher, Kai
In: International journal of hydrogen energy : official journal of the International Association for Hydrogen Energy - New York, NY [u.a.] : Elsevier, Bd. 42.2017, 24, S. 15818-15827
Influence of the autonomous oscillations and the CO concentration on the performance of an ECPrOx reactor
Peña Arias, Ivonne Karina; Sundmacher, Kai; Hanke-Rauschenbach, Richard
In: Electrochimica acta : the journal of the International Society of Electrochemistry (ISE) - New York, NY [u.a.] : Elsevier, Bd. 251.2017, S. 602-612
Crystal population growth in a continuous helically coiled flow tube crystallizer
Wiedmeyer, Viktoria; Voigt, Andreas; Sundmacher, Kai
In: Chemical engineering & technology : industrial chemistry, plant equipment, process engineering, biotechnology - Weinheim : Wiley-VCH Verl.-Ges., Bd. 40.2017, 9, S. 1584-1590 [Special issue: Industrial crystallization]
Efficient simulation of intrinsic, extrinsic and external noise in biochemical systems
Pischel, Dennis; Sundmacher, Kai; Flassig, Robert J.
In: Bioinformatics - Oxford : Oxford Univ. Press - Vol. 33.2017, 14, S. i319-i324
Model-based optimal sabatier reactor design for power-to-gas applications
El Sibai, Ali; Rihko Struckmann, Liisa K.; Sundmacher, Kai
In: Energy technology : generation, conversion, storage, distribution - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, Bd. 5.2017, 6, S. 911-921 [Special Issue: Carbon Dioxide Utilization]
Measurement and simulation of mass transfer and backmixing behavior in a gas-liquid helically coiled tubular reactor
Jokiel, Michael; Wagner, Lisa-Maria; Mansour, Michael; Kaiser, Nicolas Maximilian; Zähringer, Katharina; Janiga, Gábor; Nigam, Krishna D. P.; Thévenin, Dominique; Sundmacher, Kai
In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 170.2017, S. 410-421
Numerical study of liquid-liquid mixing in helical pipes
Mansour, M.; Liu, Z.; Janiga, Gabor; Nigam, K. D. P.; Sundmacher, Kai; Thévenin, Dominique; Zähringer, Katharina
In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 172.2017, S. 250-261
Estimation of aggregation kernels based on Laurent polynomial approximation
Eisenschmidt, Holger; Soumaya, M.; Bajcinca, N.; Le Borne, S.; Sundmacher, Kai
In: Computers & chemical engineering : an international journal of computer applications in chemical engineering - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 103.2017, S. 210-217
Continuous crystallization in a helically coiled flow tube - analysis of flow field, residence time behavior, and crystal growth
Wiedmeyer, Viktoria; Anker, Felix; Bartsch, Clemens; Voigt, Andreas; John, Volker; Sundmacher, Kai
In: Industrial & engineering chemistry research - Columbus, Ohio : American Chemical Society, Bd. 56 (2017), Heft 13, S. 3699-3712
POD-DEIM for efficient reduction of a dynamic 2D catalytic reactor model
Bremer, Jens; Goyal, Pawan Kumar; Feng, Lihong; Benner, Peter; Sundmacher, Kai
In: Computers & chemical engineering : an international journal of computer applications in chemical engineering - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 106 (2017), S. 777-784
Carotenoid production process using green microalgae of the dunaliella genus - model-based analysis of interspecies variability
Fachet, Melanie; Flassig, Robert J.; Rihko-Struckmann, Liisa K.; Sundmacher, Kai
In: Industrial & engineering chemistry research - Columbus, Ohio : American Chemical Society, 2017
Dissertation
Systemanalyse der Druckwasser-Elektrolyse im Kontext von Power-to-Gas-Anwendungen
Bensmann, Boris; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2017, xv, 151 Seiten, Illustrationen, Diagramme, 21 cm [Literaturverzeichnis: Seite 139-151]
Optimal reaction route for hydroformylation of long-chain olefins in thermomorphic solvent systems
Hentschel, Benjamin; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2017, xv, 150 Seiten, Illustrationen, Diagramme, 30 cm [Literaturverzeichnis: Seite 143-150]
Novel electroenzymatic process for gluconic acid production
Varnicic, Miroslava; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2017, ix, 146 Seiten, Illustrationen, 30 cm [Literaturverzeichnis: Seite 132-146]
Systematic analysis of carotenogenesis in microalgae for model-based process design
Fachet, Melanie; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2017, xviii, 165 Seiten, Illustrationen
Model-based process design and solvent selection for the efficient recovery of homogeneous catalyst in chemicals production
McBride, Kevin; Sundmacher, Kai
In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2017, xv, 170 Seiten, Illustrationen [Literaturverzeichnis: Seite [157]-169]
2016
Buchbeitrag
Design and comparison of optimal reactor concepts for the hydroformylation of olefins by use of a probabilistic design framework
Kaiser, Nicolas Maximilian; Flassig, Robert; Sundmacher, Kai
In: Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, 1997, Bd. 38.2016, S. 1365-1370[Kongress: 26th European Symposium on Computer Aided Process Engineering]
Structure optimization of power-to-chemicals (P2C) networks by linear programming for the economic utilization of renewable surplus energy
Schack, Dominik; Rihko-Struckmann, Liisa; Sundmacher, Kai
In: Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 38 (2016), S. 1551-1556
Nonlinear model order reduction for catalytic tubular reactors
Bremer, Jens; Goyal, Pawan Kumar; Feng, Lihong; Benner, Peter; Sundmacher, Kai
In: Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 38 (2016), S. 2373-2378
Efficient simulation of heterogeneity and stochasticity in microbial processes
Pischel, Denis; Flassig, Robert; Sundmacher, Kai
In: Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, 1997, Bd. 38.2016, S. 1213-1218[Kongress: 26th European Symposium on Computer Aided Process Engineering]
Computationally efficient steady-state process simulation by applying a simultaneous dynamic method
Zinser, Alexander; Rihko-Struckmann, Liisa; Sundmacher, Kai
In: Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, 1997, Bd. 38.2016, S. 517-522[Kongress: 26th European Symposium on Computer Aided Process Engineering]
PIV-measurements for an optimal reactor design and operation in liquid multiphase systems
Wagner, L.-M.; Thévenin, Dominique; Siegmund, P.; Sundmacher, Kai; Zähringer, Katharina
In: Proceedings of the 18th International Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics - LISBON Simposia, 2016 . - 2016, S. 2128-2137[Kongress: 18th International Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics, Lisbon, 4 - 7 July, 2016]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Diagnostic concept for dynamically operated biogas production plants
Bensmann, Astrid; Hanke-Rauschenbach, Richard; Heyer, Robert; Kohrs, Fabian; Benndorf, Dirk; Kausmann, Robert; Plöchl, Matthias; Heiermann, Monika; Reichl, Udo; Sundmacher, Kai
In: Renewable energy - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Vol. 96.2016, Part A, S. 479-489
Optimal configuration and pressure levels of electrolyzer plants in context of power-to-gas applications
Bensmann, Boris; Hanke-Rauschenbach, Richard; Müller-Syring, G.; Henel, M.; Sundmacher, Kai
In: Applied energy - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, 1975, Bd. 167.2016, S. 107-124
Image-based analytical crystal shape computation exemplified for potassium dihydrogen phosphate (KDP)
Borne, Sabine; Eisenschmidt, Holger; Sundmacher, Kai
In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, 1951, Bd. 139.2016, S. 61-74
Autonomous voltage oscillations in a direct methanol fuel cell
Nogueira, Jéssica A.; Peña Arias, Ivonne K.; Hanke-Rauschenbach, Richard; Vidaković-Koch, Tanja; Varela, Hamilton; Sundmacher, Kai
In: Electrochimica acta - New York, NY [u.a.]: Elsevier, 1959, Bd. 212.2016, S. 545-552
Binding kinetics and multi-bond : finding correlations by synthesizing interactions between ligand-coated bionanoparticles and receptor surfaces
Wang, Wenjing; Voigt, Andreas; Wolff, Michael W.; Reichl, Udo; Sundmacher, Kai
In: Analytical biochemistry : methods in the biological sciences. - San Diego, Calif : Elsevier, Bd. 505.2016, S. 8-17
Valorization of the aqueous phase obtained from hydrothermally treated Dunaliella salina remnant biomass
Pirwitz, Kristin; Rihko-Struckmann, Liisa; Sundmacher, Kai
In: Bioresource technology - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, 1991, Bd. 219.2016, S. 64-71
The interaction of protein-coated bionanoparticles and surface receptors reevaluated - how important is the number of bonds?
Wang, Wenjing; Voigt, Andreas; Sundmacher, Kai
In: Soft matter - London: Royal Soc. of Chemistry, 2005, Bd. 12.2016, 30, S. 6451-6462
Dynamic flux balance modeling to increase the production of high-value compounds in green microalgae
Flassig, Robert; Fachet, Melanie; Höffner, Kai; Barton, Paul I.; Sundmacher, Kai
In: Biotechnology for biofuels - London: BioMed Central, 2008, Vol. 9.2016, Art. 165
Aus technischen Gründen können nur 200 Publikationen angezeigt werden.
Mehr im Forschungsportal ansehen.
- Leibniz Universität Hannover, Prof. Dr.-Ing. Hanke-Rauschenbach
- Gekoppelte Prozesse: Brennstoffzellensysteme, Netzwerke elektrochemischer Wandler in der Energieerzeugung
- Integrierte Prozesse: Reaktive und nicht-reaktive Mikroseparatoren
- Populationsbilanz-Systeme: Partikelfällung in Emulsionsystemen, Simulation von Partikelpopulationen in turbulenten Strömungen, Monte Carlo-Simulation von Zellpopulationen, Aggregation
Disperse systems in chemical engineering:
- measurement of physical properties of nanomaterials: dynamical light scattering, Zeta potential, XRD, AFM, UF-Vis, FT-IR
- Investigation of single fuel cells under different working conditions (steady-state and dynamic mode of operation) (DMFC-miniplant, see Fig.1); PEMFC-miniplant
- Half-cell studies for fuel cell component characterization (Cyclone Flow Cell testing facility and electrochemical lab with standard equipment
Studium | |
1984 - 1990 | Studium des Maschinenbaus und der Verfahrenstechnik an der Universität Hannover und an der TU Clausthal |
1990 | Diplomarbeit am Institut für Technische Chemie der TU Braunschweig |
1990 | Diplom-Ingenieur der Verfahrenstechnik |
1985-1990 | Stipendiat der Studienstiftung des Deutschen Volkes |
Wissenschaftlicher Werdegang | |
12/1990 | - 03/1995 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Chemische Verfahrenstechnik der TU Clausthal |
03/1995 | Promotion zum Dr.-Ing. |
04/1995 | - 09/1998 Wissenschaftlicher Leiter der Forschergruppen "Reaktivdestillation" und "Elektrochemische Reaktionstechnik" am Institut für Chemische Verfahrenstechnik der TU Clausthal |
10/1997 | - 04/1998 Postdoctoral Fellow, University of Newcastle, U.K., Stipendiat des Deutschen Akademischen Austauschdienstes |
07/1998 | Habilitation an der TU Clausthal |
seit 10/1998 | Leiter der Fachgruppe "Physikalisch-Chemische Prozesstechnik" am Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer System in Magdeburg |
seit 10/1999 | Univ.-Professor (C4) für Systemverfahrenstechnik an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg |
seit 07/2001 | Direktor und wissenschaftliches Mitglied am Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme, Magdeburg |
01/2003- 12/2004 | Geschäftsführender Direktor des Max-Planck-Instituts für Dynamik komplexer technischer Systeme, Magdeburg |
01/2005- 12/2006 | Geschäftsführender Leiter des Instituts für Verfahrenstechnik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg |
seit 04/2005 | Mitglied des Forschungskommitees der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg |
Auszeichnungen | |
1985 | Erster Preis des Bundeswettbewerbs "Jugend forscht" im Fachgebiet Chemie |
1990 | Hilpert-Preis der TU Braunschweig |
1995 | Förderpreis der Freunde der TU Clausthal |
1997 | Fluid Separation Processes Group Prize der IChemE, UK |
1998 | Carl-Zerbe-Preis der Deutschen Wissenschaftlichen Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle, Hamburg |
1999 | Arnold-Eucken-Preis der VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, Düsseldorf |