Prof. Sundmacher

Prof. Dr.-Ing. habil. Kai Sundmacher

Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik (FVST)
Institut für Verfahrenstechnik (IVT)
Universitätsplatz 2, 39106 Magdeburg, G25-313
Projekte

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

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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.

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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.

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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.

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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.

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"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.

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"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.

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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.

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"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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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"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

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"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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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Publikationen

2023

Buchbeitrag

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

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

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

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

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

Buchbeitrag

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

Buchbeitrag

Optimal catalyst-reactor design for load-flexible CO2 methanation by multi-period design optimization

Zimmermann, Ronny T.; Bremer, Jens; 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. 841-846

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

Buchbeitrag

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

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)

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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)

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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)

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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)

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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)

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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)

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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)

Dissertation

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

Dissertation

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

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

2021

Buchbeitrag

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

Buchbeitrag

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

Buchbeitrag

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

Buchbeitrag

Multi-period design optimization of flexible fixed-bed reactors by stoichiometry-based model reduction

Zimmermann, Ronny T.; Bremer, Jens; 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. 947-952

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

Buchbeitrag

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)

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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)

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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)

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

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

Dissertation

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

Dissertation

Optimal process design across process hierarchies for the efficient utilization of renewable energy sources

Schack, Dominik; Sundmacher, Kai

In: Magdeburg, 2021, xxiii, 163 Seiten, Illustrationen, Diagramme, 30 cm

Dissertation

Optimization-based operation strategy and storage design for coupled processes

Himmel, Andreas; Sundmacher, Kai; Sager, Sebastian

In: Magdeburg, 2021, e-o, 220 Seiten, Illustrationen, Diagramme, 24 cm

Dissertation

Power-to-methane process synthesis via mixed integer nonlinear programming

Uebbing, Jennifer; Sager, Sebastian; Sundmacher, Kai

In: Magdeburg, 2021, XII, 167 Seiten, Illustrationen, Diagramme, 30 cm

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

Buchbeitrag

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

Buchbeitrag

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

Buchbeitrag

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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, 2020, XI, 123 Seiten, Illustrationen, Diagramme, 30 cm[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

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Dissertation

Dynamic optimization based reactor synthesis and design under uncertainty for liquid multiphase processes

Kaiser, Nicolas Maximilian; Sundmacher, Kai

In: Magdeburg, 2018, XV, 167 Seiten, Illustrationen, Diagramme, 30 cm[Literaturverzeichnis: Seite 151-162]

Habilitation

Bioelectrochemical systems for energy and materials conversion

Vidaković-Koch, Tanja; Sundmacher, Kai

In: Magdeburg, 2019, 1 Band (verschiedene Seitenzählungen), Illustrationen, Diagramme, 30 cm[Es handelt sich um eine kumulative Schrift, die aus 10 Aufsätzen aus Zeitschriften und einer vorangestellten Einleitung besteht.; Literaturverzeichnis: Seite 46-49]

2018

Buchbeitrag

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.

Buchbeitrag

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

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]

Buchbeitrag

Porous electrodes in bioelectrochemistry

Vidakovic-Koch, Tanja; Sundmacher, Kai

In: Encyclopedia of interfacial chemistry - Amsterdam, Netherlands: Elsevier; Wandelt, Klaus *1944-* . - 2018, S. 392-401

Buchbeitrag

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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, 2002, Bd. 17.2018, S. 89-96

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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]

Dissertation

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]

Dissertation

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]

Dissertation

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

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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, 13, S. 3699-3712

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

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]

Dissertation

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

Dissertation

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]

Dissertation

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]

Dissertation

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

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]

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]

Buchbeitrag

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

Buchbeitrag

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]

Buchbeitrag

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

Buchbeitrag

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]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Optimal control of crystal shapes in batch crystallization experiments by growth-dissolution cycles

Eisenschmidt, Holger; Bajcinca, Naim; Sundmacher, Kai

In: Crystal growth & design - Washington, DC: ACS Publ., 2001, Bd. 16.2016, 6, S. 3297-3306

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Material development and process optimization for gas-phase hydrogen chloride electrolysis with oxygen depolarized cathode

Kuwertz, Rafael; Martinez, Isai Gonzales; Vidaković-Koch, Tanja; Sundmacher, Kai; Turek, Thomas; Kunz, Ulrich

In: Journal of applied electrochemistry - Dordrecht [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V, 1971, Bd. 46.2016, 7, S. 755-767

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Thermomorphic solvent selection for homogeneous catalyst recovery based on COSMO-RS

McBride, Kevin; Gaide, Tom; Vorholt, Andreas; Behr, Arno; Sundmacher, Kai

In: Chemical engineering and processing. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 99.2016, S. 97-106

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Hydrogen and carbon monoxide production by chemical looping over iron-aluminium oxides

Rihko-Struckmann, Liisa K.; Datta, Pradyot; Wenzel, Marcus; Sundmacher, Kai; Dharanipragada, N. V. R. A.; Poelman, Hilde; Galvita, Vladimir V.; Marin, Guy B.

In: Energy technology - Weinheim [u.a.]: Wiley-VCH, 2013, Bd. 4.2015, 2, S. 304-313, 2016

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Modellgestützte optimale Steuerung von Biogasanlagen

Himmel, Andreas; Rihko-Struckmann, L.; Sager, Sebastian; Sundmacher, Kai

In: Chemie - Ingenieur - Technik: CIT - Weinheim: Wiley-VCH Verl., Bd. 88 (2016), 9, S. 1349-1350

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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

Begutachteter Zeitschriftenartikel

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 . - 2016

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Shaping without touching - ZnO nanoparticle production in miniemulsions

Fricke, M.; Voigt, Andreas; Sundmacher, Kai

In: Chemie - Ingenieur - Technik: CIT - Weinheim: Wiley-VCH Verl., 1949, Bd. 88.2016, 9, S. 1368-1369[Special Issue: ProcessNet-Jahrestagung und 32. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2016]

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Kooperationen
  • Leibniz Universität Hannover, Prof. Dr.-Ing. Hanke-Rauschenbach
Profil
Systemverfahrenstechnik
  • 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
Service
Technical Services
Disperse systems in chemical engineering:
  • measurement of physical properties of nanomaterials: dynamical light scattering, Zeta potential, XRD, AFM, UF-Vis, FT-IR
Fuel cells:
  • 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
Vita

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

Presse
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Letzte Änderung: 08.06.2023 - Ansprechpartner: Webmaster