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<div class="csl-entry">Varain, L. (2022). <i>Electrochemical investigation and modeling of ion- and water transport through polymer membranes</i> [Dissertation, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://doi.org/10.34726/hss.2022.49863</div>
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dc.identifier.uri
https://doi.org/10.34726/hss.2022.49863
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http://hdl.handle.net/20.500.12708/20204
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dc.description
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
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dc.description.abstract
Diffusion ist die konzentrationsausgleichende Bewegung von Teilchen entlang eines Konzentrationsgradienten, auch über Phasengrenzen hinaus. Die Bestimmung von Diffusionskoeffizienten als Maß für die Beweglichkeit der Teilchen ist von großem wissenschaftlichem Interesse. Das gilt für gewollte Diffusion wie beispielsweise im Falle von Trennmembranen in Brennstoffzellen oder bei der Dialyse, als auch für ungewollte Diffusion (Verunreinigungen mit Fremd-Ionen der eben genannten Membranen oder Penetration von Schutzbarrieren). In jedem Fall ist die Diffusion ein Maß für die Performance. Speziell bei der Betrachtung von Ionen, welche aus dissoziierten Salzen entstehen, ist des Weiteren die Permeabilität des für die Dissoziation benötigtem Lösungsmittel mit einzubeziehen. Zur Bestimmung der Parameter in verschiedenen Materialien bedarf es unterschiedlicher Messmethoden.Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung einer kombinierten Messmethode zur Bestimmung von gekoppelter Ionendiffusion und Wasserpermeabilität in Polymermembranen. Dazu werden Messmethoden zur Bestimmung von Konzentrations-, Volumens- und Membranpotentialänderung in einer miniaturisierten Konzentrationszelle integriert. Die eigentliche Bestimmung der Transportparameter erfolgt dann durch die Anpassung geeigneter Modelle an die Messungen. Zur allgemeinen Beschreibung der gekoppelten Transportvorgänge wird dafür ein System gewöhnlicher Differentialgleichung entwickelt. Des Weiteren wird ein FEM Model in COMSOL Multiphysics® entwickelt, das speziell die Ionenverteilung innerhalb der Membran simuliert. Zur Evaluierung der Messmethode wird eine freistehende Ionenaustauscher Membran mit weitestgehend bekannten Eigenschaften verwendet.Ein Vergleich der Ergebnisse des allgemeinen Models mit anderen Ergebnissen aus der Literatur zeigt eine hohe Übereinstimmung. Die Ergebnisse des FEM Models geben tiefere Einblicke in die Zusammenhänge zwischen der Ionenverteilung in der Membran und dem von außen messbaren Membranpotential und helfen diese besser zu verstehen.
de
dc.description.abstract
Diffusion is the concentration balancing motion of particles along a concentration gradient, even beyond phase boundaries. The determination of diffusion coefficients as a measure of particle mobility is of great scientific interest. This applies for intentional diffusion as for example in fuel cell- and dialysis membranes, as well as to unwanted diffusion (impurities in the previously mentioned membranes or penetration of protective barriers). In any case, diffusion is a measure of performance. Especially when considering ions resulting from dissociated salts, the permeability of the solvent required for dissociation must also be taken into account. To determine the parameters in the different materials, different measurement methods are required.This thesis describes the development of a combined measurement method for the determination of coupled ion diffusion and water permeability in polymer membranes. For this purpose, measurement methods for the determination of concentration-, volume- and membrane-potential changes are integrated into a miniaturized concentration cell. The actual determination of the transport parameters is then done by fitting appropriate models to the measurements. For the general description of the coupled transport processes, a system of ordinary differential equations is developed. Furthermore, a FEM model is developed in COMSOL Multiphysics®, which specifically simulates the ion distribution within themembrane and the resulting electrical fields. A freestanding ion exchange membrane with largely known properties is then used to evaluate the new combined measurement setup.It is then shown, that the values for the transport properties determined with the new developed, combined method for the general description agree with literature values. The FEM model further helps to understand the transport mechanisms inside the membrane, especially the correlation between ion distribution and membrane potential.
en
dc.language
English
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dc.language.iso
en
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dc.rights.uri
http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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dc.subject
Metall-Polymer Grenzfläche
de
dc.subject
Korrosion
de
dc.subject
metal-polymer interface
en
dc.subject
corrosion
en
dc.title
Electrochemical investigation and modeling of ion- and water transport through polymer membranes
en
dc.title.alternative
Methoden zur Untersuchung von Korrosionsprozessen und Bewertung von Metallen und Metall-Polymer Verbundwerkstoffen
de
dc.type
Thesis
en
dc.type
Hochschulschrift
de
dc.rights.license
In Copyright
en
dc.rights.license
Urheberrechtsschutz
de
dc.identifier.doi
10.34726/hss.2022.49863
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dc.contributor.affiliation
TU Wien, Österreich
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dc.rights.holder
Lars Varain
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dc.publisher.place
Wien
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tuw.version
vor
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tuw.thesisinformation
Technische Universität Wien
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dc.contributor.assistant
Linhardt, Paul
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tuw.publication.orgunit
E164 - Institut für Chemische Technologien und Analytik
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dc.type.qualificationlevel
Doctoral
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dc.identifier.libraryid
AC16530364
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dc.description.numberOfPages
125
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dc.thesistype
Dissertation
de
dc.thesistype
Dissertation
en
dc.rights.identifier
In Copyright
en
dc.rights.identifier
Urheberrechtsschutz
de
tuw.advisor.staffStatus
staff
-
tuw.assistant.staffStatus
staff
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tuw.assistant.orcid
0000-0002-4523-2185
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item.fulltext
with Fulltext
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item.cerifentitytype
Publications
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item.mimetype
application/pdf
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item.openairecristype
http://purl.org/coar/resource_type/c_db06
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item.languageiso639-1
en
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item.openaccessfulltext
Open Access
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item.openairetype
doctoral thesis
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item.grantfulltext
open
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crisitem.author.dept
E164-04-2 - Forschungsgruppe Elektrochemische Methoden und Korrosion