Entwicklung und Anwendung von Gradienten-NMR-Methoden zum Stadium von Transport und Struktur in porösen SystemenJoachim Tillich
Taschenbuch
Transportprozesse durch poröse Systeme sind in unserem Alltag bereits soweit etabliert, das sie kaum noch als hoch komplexe Vorgänge wahrgenommen werden. Vom Aufbrühen einer Tasse Kaffee über die Grundwasserfiltration bis hin zur Förderung des Erdöls sind konvektive und diffusive Transportprozesse in porösen Medien an unserem Leben unmittelbar oder zumindest mittelbar beteiligt. Der lebende Organismus selbst ist im Prinzip ein poröses System, welches nur über den darin stattfindenden Stofftransport funktioniert. Dennoch sind die strukturellen Eigenschaften dieser Systeme und die Details der darin stattfindenden Transportprozesse meist noch unerforscht. Als Grund hierfür ist die schwierige Beschreibung und Untersuchung der Struktur poröser Systeme aufgrund ihrer sehr unterschiedlichen Beschaffenheit zu nennen. Zudem können ihre Strukturmerkmale in einem Skalenbereich von wenigen Nanometern bis zu mehreren Metern liegen. Komplexe poröse Medien werden daher meist nur durch ihre makroskopischen Eigenschaften wie Porosität oder Permeabilität charakterisiert. Hierfür muss ihre innere Struktur nicht bekannt sein. Deren Kenntnis ist hingegen zum Verständnis der darin stattfindenden Transportprozesse bei vielen Anwendungen unerlässlich. In der Verfahrenstechnik werden poröse Materialien z. B. in der heterogenen Katalyse eingesetzt. Die Katalysatoren liegen hier als poröser Feststoff, als Schüttung oder in Kombination beider Formen vor. Um einen hohen Stoffumsatz zu erzielen, muss der Katalysator möglichst effektiv durchströmt werden. In diesem Bereich sind Defizite in der Modellierung und somit in der Auslegung von Reaktoren zu verzeichnen.
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