In dieser Arbeit wurde ein Komposit aus mesoporösem Titandioxid und metallischen Au-Nanopartikeln hergestellt. Die verschiedenen Charakterisierungen zeigen ein phasenreines Trägermaterial (Anatas) mit einem Porenvolumen von etwa 0.4 cm³/g, welches mit 8 nm im mittleren Durchmesser großen Gold-Nanopartikeln beladen ist. Diese Nanopartikel zeigen ein Absorptionsmaximum im Bereich von 530 nm. Durch Beleuchtung mit sichtbarem Licht kann dieses Komposit 5.7 mmol/(h·g) H2 produzieren. In der Gasphasen CO2-Photoreduktion kann unter Beleuchtung mit einer 200W Hg/Xe-Lampe bis zu 250 ppm/(h·gcat) CO and 140 ppm/(h·gcat) CH4 detektiert werden. Dabei werden ebenfalls große Mengen an Wasserstoff für alle Proben als Produkt identifiziert. In der reduktiven Dimerisierung von Benzylbromiden mit sichtbarem Licht können Ausbeuten von 90% bei Umsätzen von bis zu 99% (4-Methylbenzylbromid) nach einer Reaktionszeit von 19.5 h erreicht werden.
This work shows the synthesis of a composite of metallic Au nanoparticles on top of a mesoporous titanium dioxide. The various characterization techniques show phase pure highly crystalline anatase titanium dioxide with a pore volume of around 0.4 cm³/g decorated with 8 nm Au nanoparticles which exhibit an absorption maximum of around 530 nm. These composites were tested for different types of reactions. Upon illumination with visible light the Au metallic nanoparticles modified photocatalyst continuously produced 5.7 mmol/(h·g) H2 with Pd nanoparticles as cocatalyst. In high-purity gas-phase CO2-photoreduction upon illumination with a 200W Hg/Xe-lamp up to 250 ppm/(h·gcat) of CO and 140 ppm/(h·gcat) of CH4 were detected. High amounts of hydrogen were identified for all tested samples. In the reductive dimerization of benzyl bromides with visible light, yields of 90% with a conversion of 99% (for 4-Methylbenzyl bromide) was obtained after 19.5 h reaction time.
Lidar systems non-intrusively measure wind inflow that can be used to optimize turbine performance through feedforward control, contrasting with conventional feedback control. While simpler lidar measurements required wind field reconstruction to extract turbine relevant information, scanning lidars provide high-resolution wind fields. This thesis utilizes simulations and experiments to develop advanced wind reconstruction methods. Proper Orthogonal Decomposition (POD) and its extension, Gappy-POD were introduced accurately reconstructing the spatio-temporal inflow dynamics on a reduced basis and overcoming blade interference in preferred nacelle-based installations reconstructing up to 90 % missing data. Synchronized dual-Lidar field experiments characterized the upstream induction zone and validated engineering models, revealing complex wake/induction zone interactions. The work concludes with recommendations for future nacelle-Lidar applications and enhanced measurement setups.
Lidar-Systeme messen auf nicht-intrusive Weise den Windeinstrom, der zur Optimierung der Turbinenleistung durch Feedforward-Regelung genutzt werden kann, im Gegensatz zur konventionellen Feedback-Regelung. Während einfachere Lidar-Messungen eine Rekonstruktion des Windfeldes erforderten, um turbinenrelevante Informationen zu erhalten, bieten Scanning-Lidars hochauflösende Windfelder. Diese Arbeit nutzt Simulationen und Experimente, um erweiterte Methoden zur Windrekonstruktion zu entwickeln. Die Proper Orthogonal Decomposition (POD) und ihre Erweiterung, Gappy-POD, wurden eingeführt, um die räumlich-zeitliche Anströmungsdynamik auf einer reduzierten Basis genau zu rekonstruieren und die Blattinterferenz bei bevorzugten gondelbasierten Installationen zu überwinden, wobei bis zu 90 % der fehlenden Daten rekonstruiert wurden. Synchronisierte Dual-Lidar- Feldexperimente charakterisierten die Induktionszone stromaufwärts und validierten Engineering-Modelle, wodurch komplexe Interaktionen zwischen Nachlauf- und Induktionszone aufgedeckt wurden. Die Arbeit schließt mit Empfehlungen für zukünftige Gondel-Lidar-Anwendungen und verbesserte Messaufbauten.
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