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Fast and scalable data transfer across data systems
No full textFast and scalable data transfer is crucial in today's decentralized data ecosystems and data-driven applications. Example use cases include transferring data from operational systems to consolidated data warehouse environments, or from relational database systems to data lakes for exploratory data analysis or ML model training. Traditional data transfer approaches rely on efficient point-to-point connectors or general middleware with generic intermediate data representations. Physical environments (e.g., on-premise, cloud, or consumer nodes) also have become increasingly heterogeneous. Existing work still struggles to achieve both, fast and scalable data transfer as well as generality in terms of heterogeneous systems and environments. Hence, in this paper, we introduce a holistic data transfer framework. Our XDBC framework splits the data transfer pipeline into logical components and provides a wide variety of physical implementations for these components. This design allows a seamless integration of different systems as well as the automatic optimizations of data transfer configurations according to workload and environment characteristics. Our evaluation shows that XDBC outperforms state-of-the-art generic data transfer tools by up to 5x, while being on par with specialized approaches.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 202
A robotics-inspired scanpath model reveals the importance of uncertainty and semantic object cues for gaze guidance in dynamic scenes
No full textThe objects we perceive guide our eye movements when observing real-world dynamic scenes. Yet, gaze shifts and selective attention are critical for perceiving details and refining object boundaries. Object segmentation and gaze behavior are, however, typically treated as two independent processes. Here, we present a computational model that simulates these processes in an interconnected manner and allows for hypothesis-driven investigations of distinct attentional mechanisms. Drawing on an information processing pattern from robotics, we use a Bayesian filter to recursively segment the scene, which also provides an uncertainty estimate for the object boundaries that we use to guide active scene exploration. We demonstrate that this model closely resembles observers' free viewing behavior on a dataset of dynamic real-world scenes, measured by scanpath statistics, including foveation duration and saccade amplitude distributions used for parameter fitting and higher-level statistics not used for fitting. These include how object detections, inspections, and returns are balanced and a delay of returning saccades without an explicit implementation of such temporal inhibition of return. Extensive simulations and ablation studies show that uncertainty promotes balanced exploration and that semantic object cues are crucial to forming the perceptual units used in object-based attention. Moreover, we show how our model's modular design allows for extensions, such as incorporating saccadic momentum or presaccadic attention, to further align its output with human scanpaths.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 2025DFG, 390523135, EXC 2002: Science of Intelligence (SCIoI
A deep reinforcement learning approach to quality prediction for production profitability optimization
No full textIn high-variance manufacturing environments, the early detection and elimination of defective products is crucial for optimizing resource utilization and increasing profitability. Traditional quality control methods often fail to provide timely insights, especially in processes involving complex, multivariate sensor data. To address this gap, this study explores the use of Deep Reinforcement Learning, specifically Deep Q-Learning, as an early classifier for time series data. In order to facilitate the advantages of this approach, data obtained from semiconductor manufacturing, including multivariate sensor data and a final binary classification (good/bad product), is utilized. The proposed approach enables dynamic decision-making during the production process by modeling it as a Markov Decision Process and leveraging experience replay for stable learning. A novel, cost-sensitive reward function is introduced to account for class imbalance and to balance prediction earliness with accuracy. Five distinct models are optimized using hyperparameter tuning based on different classification metrics, and their performance is evaluated in terms of both predictive and economic outcomes. The model optimized with the F1-Metric achieves the best results, with an accuracy of 87% and a mean prediction time of just 1.26 process steps. Economically, this model results in a 22.4% reduction in production time and the highest profit gains across sensitivity analyses.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 2025EC/H2020/958205/EU/Industrial Data Services for Quality Control in Smart Manufacturing/i4
Einfluss selektiver Kontaktschichten und Grenzflächenbehandlungen auf Effizienz und Stabilität von Perowskit-Solarzellen
No full textThere is an urgent need for renewable energy technologies that are affordable and can be deployed rapidly to mitigate climate change. Global average temperatures surpassed the 1.5 °C threshold for the first time in 2024, underscoring the shortcomings of current mitigation strategies and reinforcing the demand for scalable, high-efficiency energy solutions. Owing to substantial cost reductions over the past decade, photovoltaics (PV) have become the most cost-effective source of electricity in many parts of the world. However, further cost reductions through improvements in device performance and operational lifetime are required to meet global deployment targets.
As the performance of single-junction silicon solar cells, which currently dominate the PV market, approaches its theoretical limit, tandem devices that combine silicon with wide-bandgap metal halide perovskite top cells offer a clear path forward. Such devices have already demonstrated small-area efficiencies exceeding the single-junction limit of 33.7 %. With the promise of low-temperature, low-cost processing and a theoretical efficiency exceeding 40 %, perovskite-silicon tandem solar cells have emerged as a leading candidate for the next generation of solar cell technologies aimed at further reducing energy costs. However, challenges related to upscaling, interfacial losses, and device instability continue to slow down large-scale commercialization.
This thesis investigates how interfacial energetics, ionic transport, and chemical degradation processes at the interface with the electron-transporting layer (ETL) fullerene C₆₀ affect the efficiency and stability of metal halide perovskite single-junction solar cells with a 1.68 eV bandgap, tailored for tandem integration. A combined approach of optoelectronic characterization and drift-diffusion simulations is used to quantify losses associated with individual functional layers. Photoelectron spectroscopy reveals that the offset between the perovskite conduction band and the C₆₀ lowest unoccupied molecular orbital leads to an increased hole concentration at the interface, resulting in enhanced non-radiative recombination.
To mitigate these interfacial losses, molecular surface passivation strategies are explored. Surface treatment with piperazinium iodide (PI) is shown to effectively eliminate voltage losses caused by recombination at the perovskite/C₆₀ interface, enabling a certified power conversion efficiency of 32.5 % in a tandem device. The improvement is attributed to dipole-induced band realignment and enhanced selectivity, analogous to field-effect passivation or heavily doped emitters in silicon solar cells.
Despite the performance gains, long-term stability under continuous illumination is reduced. A systematic investigation of diammonium-based surface treatments reveals a trade-off between voltage enhancement and operational stability, governed by induced band bending and ion redistribution. Finally, the chemical reactivity of the molecular treatments is addressed through the design of chemically robust quaternary ammonium analogues, which suppress degradation while retaining passivation functionality.
In summary, this work provides a detailed physical and chemical analysis of interface-related losses in wide-bandgap perovskite solar cells and proposes targeted strategies for their mitigation. The insights gained support the development of efficient and stable perovskite-based tandem photovoltaics and inform future interface and material design.Es besteht ein dringender Bedarf an erneuerbaren Energietechnologien, die sowohl kostengünstig als auch schnell skalierbar sind, um dem Klimawandel wirksam entgegenzuwirken. Im Jahr 2024 überschritten die globalen Durchschnittstemperaturen erstmals die Schwelle von 1,5 °C, was die Unzulänglichkeit bisheriger Gegenmaßnahmen unterstreicht und die Notwendigkeit effizienter, skalierbarer Energiesysteme verdeutlicht. Durch erhebliche Kostenreduktionen in den letzten zehn Jahren haben sich Photovoltaiksysteme (PV) zur kostengünstigsten Form der Stromerzeugung in vielen Teilen der Welt entwickelt. Dennoch sind weitere Kostensenkungen, insbesondere durch Leistungssteigerung und Verlängerung der Lebensdauer von PV-Modulen, entscheidend, um globale Ausbauziele zu erreichen.
Da sich die Effizienz von Einfachsolarzellen aus kristallinem Silizium, die derzeit den PV-Markt dominieren, ihrem theoretischen Maximum nähert, stellen Tandem-Solarzellen, die Silizium mit Metallhalogenid-Perowskiten mit großer Bandlücke kombinieren, eine vielversprechende Zukunftstechnologie dar. Solche Zellen haben bereits auf kleiner Fläche Wirkungsgrade oberhalb des Shockley–Queisser-Limits für Einzelzellen von 33,7 % erreichen können. Aufgrund ihres Potenzials für kostengünstige Herstellung bei niedrigen Temperaturen und einem theoretischen Effizienzmaximum von über 40 % gelten Perowskit-Silizium-Tandem-Solarzellen als die aktuell vielversprechendste Technologie, um die Kosten von Solarenergie in den kommenden Jahren weiter zu senken. Die breite Kommerzialisierung wird jedoch weiterhin durch Herausforderungen wie Grenzflächenverluste, begrenzte Stabilität und Skalierungsverluste erschwert.
Diese Arbeit untersucht, wie Energetik, ionischer Transport und chemische Degradationsprozesse an der Grenzfläche zur Elektronentransportschicht (ETL) Fullerene C₆₀ die Effizienz und Stabilität von Perowskit-Einzelzellen beeinflussen. Diese Zellen sind mit einer Bandlücke von 1,68 eV und dem verwendeten Schichtstapel auf die Implementierung in Tandemsolarzellen zugeschnitten. Eine Kombination aus optoelektronischer Charakterisierung und Drift-Diffusions-Simulationen wird eingesetzt, um die Verluste einzelner funktionaler Schichten zu quantifizieren. Photoelektronenspektroskopie (PES) zeigt, dass ein energetischer Versatz zwischen dem Leitungsband des Perowskits und dem LUMO von C₆₀ zur Akkumulation von Löchern an der Grenzfläche führt, was selbst bei moderaten Rekombinationsgeschwindigkeiten zu erhöhter nicht-strahlender Rekombination führt.
Zur Reduktion dieser Verluste werden molekulare Passivierungsstrategien entwickelt. Eine Oberflächenbehandlung mit Piperaziniumiodid (PI) unterdrückt wirksam die Rekombination an der Perowskit/C₆₀-Grenzfläche und trug maßgeblich eine zertifizierte Tandem-Effizienz von 32,5 %. Die Verbesserung beruht auf einer Kombination aus dipolinduzierter Bandausrichtung und erhöhter Selektivität, vergleichbar mit Feldpassivierung oder stark dotierten Emittern in Silizium-Solarzellen.
Trotz dieser Effizienzgewinne zeigt sich unter Langzeitbeleuchtung eine reduzierte Stabilität bei Verwendung von PI. Um diese zu verbessern, wird eine systematische Untersuchung von Diammoniumsalzen durchgeführt. Der Austausch des Iodid-Anions durch Chlorid, Tosylat und Bistriflimid zeigt eine klare Korrelation zwischen induzierter Bandbiegung und erreichter Zellspannung. Während eine stärkere feldinduzierte n-artige Grenzflächencharakteristik zu höheren Leerlaufspannungen führt, geht dies mit verringerter Stabilität einher. Piperazinium-Bistriflimid zeigt hingegen minimale energetische Veränderungen und die beste Langzeitstabilität. Tosylat stellt einen ausgewogenen Kompromiss dar. Zuletzt adressiert die Arbeit die chemische Reaktivität der molekularen Oberflächenbehandlungen. Dazu werden chemisch inerte, quartäre Analoge der in der Arbeit untersuchten Diammoniumverbindungen entworfen, welche geringere Reaktivität bei gleichzeitigem Aufrechterhalten ihrer Passivierungseigenschaften erhalten.
Abschließend liefert diese Arbeit eine umfassende physikalische und chemische Analyse von Grenzflächenverlusten in Perowskit-Solarzellen mit großer Bandlücke und leitet daraus konkrete material- und grenzflächenspezifische Designstrategien ab.. Die gewonnenen Erkenntnisse leisten einen Beitrag zur Entwicklung effizienter und stabiler Tandem-Photovoltaik und formulieren zentrale Anforderungen an zukünftige Material- und Grenzflächendesigns
Analyse der enzymatischen Transformation von Spurenkontaminanten mittels proteomischer Ansätze
No full textMicroorganisms play a crucial role in environmental remediation by enzymatically transforming contaminants into less toxic or structurally simpler compounds. Understanding these metabolic pathways is essential for developing effective bioremediation strategies. Among multi-omics approaches, proteomics provides unique functional insights by directly identifying and characterizing catalytic proteins involved in contaminant transformation.
This research applied proteomic approaches to investigate microbial transformation of emerging contaminants using bacterial strains. Bosea sp. 100-5 and Shinella sp. WSC3 were studied for degradation of the artificial sweetener acesulfame, while Nitratidesulfovibrio vulgaris Hildenborough (NvH) was investigated for transformation of the antibiotic sulfamethoxazole (SMX). In Bosea sp. 100-5 grown with acesulfame as the sole carbon source, proteomic analysis revealed high expression of a Mn²⁺-dependent metallo-β-lactamase-type sulfatase (BOSEA1005_40015) and an amidase (BOSEA1005_40030). Coupling proteomics with size-exclusion chromatography (SEC) and activity assays confirmed the sulfatase as indispensable for acesulfame hydrolysis.
To extend the methods to investigate microbial contaminant transformation systems, limited proteolysis–mass spectrometry (LiP-MS) was adapted from pharmaceutical research to environmental systems. An optimized LiP-MS workflow incorporating multiple contaminant concentrations and data-independent acquisition (DIA) successfully identified both an acesulfame-specific transporter and the sulfatase in Bosea sp. 100-5, demonstrating the necessity of methodological optimization for environmental applications.
In Shinella strains from wastewater treatment plants, a novel formylglycine-dependent sulfatase encoded on a plasmid was identified and functionally validated. Metagenomic screening of 73 terabases of wastewater data revealed distinct temporal and geographical patterns for Bosea and Shinella acesulfame sulfatase gene signatures. For NvH, multidimensional fractionation combined with activity assays indicated that SMX transformation likely involves multiple enzymatic systems linked to electron transport components, particularly the dissimilatory sulfite reductase complex.
Overall, this work demonstrates that integrated proteomic and activity-based approaches provide a powerful framework for identifying microbial enzymes involved in contaminant biotransformation and for linking laboratory discoveries to ecosystem-scale processes.Mikroorganismen spielen eine entscheidende Rolle in der Umweltremediation, indem sie Kontaminanten enzymatisch in weniger toxische oder strukturell einfachere Verbindungen umwandeln. Das Verständnis dieser metabolischen Wege ist essenziell für die Entwicklung effektiver Bioremediationsstrategien. Unter den Multi-Omics-Ansätzen liefert die Proteomik einzigartige funktionelle Einblicke, da sie die direkte Identifizierung und Charakterisierung katalytischer Proteine ermöglicht, die an der Transformation von Kontaminanten beteiligt sind.
In dieser Arbeit wurden proteomische Ansätze eingesetzt, um die mikrobielle Transformation neuartiger Kontaminanten mithilfe bakterieller Stämme zu untersuchen. Bosea sp. 100-5 und Shinella sp. WSC3 wurden hinsichtlich des Abbaus des künstlichen Süßstoffs Acesulfam untersucht, während Nitratidesulfovibrio vulgaris Hildenborough (NvH) für die Transformation des Antibiotikums Sulfamethoxazol (SMX) analysiert wurde. In Bosea sp. 100-5, kultiviert mit Acesulfam als einziger Kohlenstoffquelle, zeigte die proteomische Analyse eine hohe Expression einer Mn²⁺-abhängigen Metallo-β-Laktamase-Typ-Sulfatase (BOSEA1005_40015) sowie einer Amidase (BOSEA1005_40030). Durch die Kombination von Proteomik mit Größenausschlusschromatographie (SEC) und Aktivitätsassays konnte die Sulfatase als unverzichtbar für die Hydrolyse von Acesulfam bestätigt werden.
Zur Erweiterung der Methoden zur Untersuchung mikrobieller Kontaminanten-Transformationssysteme wurde die Limited-Proteolysis-Massenspektrometrie (LiP-MS) aus der pharmazeutischen Forschung auf Umweltsysteme übertragen. Ein optimierter LiP-MS-Workflow, der mehrere Kontaminantenkonzentrationen sowie datenunabhängige Akquisition (DIA) integrierte, ermöglichte die erfolgreiche Identifizierung sowohl eines acesulfamspezifischen Transporters als auch der Sulfatase in Bosea sp. 100-5 und verdeutlichte damit die Notwendigkeit methodischer Optimierung für umweltbezogene Anwendungen.
In Shinella-Stämmen aus kommunalen Kläranlagen wurde eine neuartige, formylglycinabhängige Sulfatase identifiziert, die auf einem Plasmid kodiert ist und funktionell validiert wurde. Die metagenomische Analyse von 73 Terabasen abwasserassoziierter Datensätze zeigte ausgeprägte zeitliche und geografische Verteilungsmuster der Acesulfam-Sulfatase-Gensignaturen von Bosea- und Shinella-Stämmen. Für NvH deuteten multidimensionale Fraktionierung in Kombination mit Aktivitätsassays darauf hin, dass die SMX-Transformation wahrscheinlich mehrere enzymatische Systeme umfasst, die mit Komponenten des Elektronentransports, insbesondere dem dissimilatorischen Sulfitreduktase-Komplex, gekoppelt sind.
Insgesamt zeigt diese Arbeit, dass integrierte proteomische und aktivitätsbasierte Ansätze einen leistungsfähigen Rahmen zur Identifizierung mikrobieller Enzyme in der Kontaminantenbiotransformation darstellen und es ermöglichen, Laborbefunde mit Prozessen auf Ökosystemebene zu verknüpfen
Cyclists’ perception of cycling infrastructure: The relationship between safety, comfort, and comprehensibility
No full textAlthough it is well-known that cycling offers various benefits, the mode share in most countries remains relatively low. And although it is well-known that cyclists’ perception of infrastructure can be key to foster cycling, relatively little research has been conducted to gain a comprehensive understanding of cyclists’ perceptions regarding infrastructure. This study contributes to the topic using an iterative and qualitative approach. We conducted a simulator study to investigate cyclists’ perceptions of three different intersection designs. We analyzed interview data to obtain the effect of each design element on three main criteria: safety, comfort, and comprehensibility. Results show that participants’ ratings regarding the majority of design elements were inconsistent. However, all types of design elements physically separating cycling infrastructure from motorized traffic were rated at least partly positively. Finally, a preliminary theory on the relationship between these criteria is described: While comprehensibility can affect both comfort and safety perception, comfort and safety are moderated by an individual trade-off affecting the overall assessment of cycling infrastructure. The findings provide insights and opportunities for further research, improving the understanding of the relationship between infrastructure and cyclists’ perceptions.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 202
Enhancement of dry-hopped cider aroma through selection of apple cultivar, hop variety and yeast strain
No full textConsumers increasingly seek more complex and tropical flavors in their alcoholic beverages. In beer and wine, yeast can release glutathione and cysteine-bound thiols from hops and grapes enhancing their tropical and fruity aromas. This study aimed to enhance cider aroma by combining yeast strains, hop and apple varieties. Yeast strains were screened for the presence and functionality of the IRC7 gene encoding the β-lyase and low temperature. Two strains showed a combination of desirable aromatic characteristics and good low temperature fermentation performance. These were used to study the impact of different hop varieties and apple cultivars. Results showed that the apple variety has the most significant impact on both chemical and sensory properties of the cider. This study suggests that dry hopping and yeast selection are effective for enhancing aroma and increasing flavor diversity in cider production.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 202
Transparente strukturierte Dünnschichtkatalysatoren für die elektrochemische CO2-Reduktion mittels nasschemischer Abscheidungsverfahren
No full textTo address the anthropogenic climate challenges in a sustainable and efficient manner, developing innovative technological solutions is essential. Solar-driven electrochemical CO2 reduction represents a promising approach that harnesses the abundant solar energy to valorize CO2. The BMBF-funded project DEPECOR (Direct Efficient Photo-Electrocatalytic CO2 Reduction) aims to achieve a monolithically integrated, fully solar-driven electrolyser capable of driving electrochemical CO2 reduction (CO2R) without external energy input. Accomplishing this objective necessitates advances in materials science across multiple domains, including the enhancement of solar cell performance, the effective integration of protection layers, and the development of highly efficient and sufficiently optically transparent catalyst layers. The last is the main objective of this PhD work at HZB.
Accordingly, nano-structured thin Ag layers of wires and particles were prepared on conductive substrates (i.e., gas diffusion layer, glassy carbon, and fluorine-doped tin oxide glass) via wet-chemical and electrochemical deposition techniques. Their electrochemical CO2 reduction to CO activity was examined by standard electrochemical methods, including linear sweep voltammetry (LSV), cyclic voltammetry (CV), and chronoamperometry (CA), while the product formation was quantified by on-line gas chromatography (GC), mass spectrometry (MS), and ultra-high-performance liquid chromatography (UHPLC). Understanding the dependence of layer transparency and CO2R activity on mass loading and particle morphology enables rational selection of the optimal catalyst layer and permits estimation of the performance achievable in Ag-integrated photovoltaic (PV) electrolyser systems. Finally, silver layers were integrated onto the front side of the TiO2-protected PV cell, and the CO2R catalytic performance of the Ag-integrated PV electrolyser was examined and evaluated.
In particular, Ag nanowires (AgNWs) were successfully synthesized via polyol synthesis and were proven to be highly active for CO formation. The optimal AgNWs layer for maximizing the CO production rate, when integrated onto a PV cell, exhibits a transmittance of 42% and a CO faradaic efficiency of 34%. Nevertheless, the poor mechanical stability of the AgNWs layers precludes their experimental investigations in an AgNWs-integrated PV electrolyser. In contrast, electrodeposited Ag (ED-Ag) particles demonstrated enhanced stability with comparable CO faradaic efficiency and transparency. Given the demand for a transparent, stable, and conductive substrate in large quantity to optimize the parameters of electrodeposition, a fabrication method was successfully developed to protect commercial FTO glass against corrosion under CO2-electrolysis conditions. An Ar ion beam was first employed to smooth the morphology of FTO glass, then a Nb-doped TiO2 thin layer was deposited by direct-current (DC) magnetron sputtering. The ED-Ag deposition parameters were first optimized on this substrate. Finally, the optimized ED-Ag layers were deposited on the TiO2-protected (3-junction) PV cell. The CO2R activity of the ED-Ag/PV photocathode was demonstrated and evaluated in a light-assisted electrolysis experiment. Nonetheless, the performance of the integrated PV systems is significantly limited by low catalyst loading and partial shadowing of the solar cell. Furthermore, the stability of both the TiO2 protection layer and the ED-Ag particles remains an unsolved challenge and requires significant improvement.Die Bewältigung anthropogener Klimaherausforderungen erfordert nachhaltige, effiziente und technologisch innovative Ansätze. Die solargetriebene elektrochemische CO2-Reduktion (CO2R) bietet hierfür einen vielversprechenden Ansatz zur Nutzung von CO2. Im BMBF-geförderten Projekt DEPECOR (Direct Efficient Photo-Electrocatalytic CO2 Reduction) wurde die Demonstration eines monolithisch integrierten, vollständig solargetriebenen Elektrolyseurs angestrebt, der CO2R ohne externe Energiezufuhr ermöglicht. Die Zielerreichung setzt materialwissenschaftliche Fortschritte in drei Bereichen voraus: (i) Leistungssteigerung von Solarzellen, (ii) robuste Integration wirksamer Schutzschichten und (iii) Entwicklung hocheffizienter, ausreichend optisch transparenter und leitfähiger Katalysatorschichten. Der Schwerpunkt dieser Promotion am HZB liegt im Bereich (iii).
Dazu wurden nanostrukturierte, dünne Silberschichten in Form von Drähten und Partikeln auf leitfähigen Substraten (Gasdiffusionslage, Glaskohlenstoff und Fluor-dotiertes Zinnoxidglas) mittels nasschemischer und elektrochemischer Verfahren hergestellt. Die CO2-Aktivität wurde mittels linearer Sweep-Voltammetrie, zyklischer Voltammetrie und Chronoamperometrie untersucht, während die Produktbildung mit Gaschromatographie, Massenspektroskopie und Ionenchromatographie quantifiziert wurde. Das Verständnis der Abhängigkeit von Schichttransparenz und CO2R-Aktivität mit der Katalysatorbeladung und Partikelmorphologie ermöglicht die Selektion einer optimalen Katalysatorschicht und die Abschätzung der erreichbaren Performance in integrierten PV-Elektrolyseursystemen. Abschließend wurden Silberschichten auf der Vorderseite, der durch TiO2 geschützten PV-Zelle integriert und die Leistung des PV-Elektrolyseurs bestimmt und bewertet.
Zunächst wurden Ag-Nanodrähte (AgNWs) mittels eines Polyolverfahrens synthetisiert und als hochaktiv für die CO-Produktion nachgewiesen. Eine optimale AgNWs-Schicht weist eine Transmission von 42% und einen Faraday-Wirkungsgrad zu CO von 34% auf. Allerdings behindert die geringe mechanische Stabilität der AgNWs-Schichten deren experimentelle Untersuchung in einem AgNWs-integrierten PV-Elektrolyseur. Im Vergleich dazu zeigten elektrolytisch abgeschiedene Silberpartikel (ED-Ag) eine erhöhte Stabilität bei vergleichbarer Transmission und Faraday-Effizienz zu CO. Um transparente, stabile und leitfähige Substrate für die zahlreichen Experimente zur Optimierung der Parameter der Elektroabscheidung zu haben, wurde ein Verfahren entwickelt, um FTO-Glas vor Korrosion zu schützen. Hierzu wurde zunächst mittels Ar-Ionenstrahl die FTO-Oberfläche geglättet und anschließend eine Nb-dotierte TiO2-Dünnschicht per DC-Magnetronsputtern abgeschieden. Nach Optimierung der Abscheideparameter auf diesen Substraten, wurden entsprechende ED-Ag-Schichten auf die TiO2-geschützte PV-Zelle aufgebracht. Die CO2R-Aktivität der Ag/PV-Photokathode wurde in einem lichtunterstützten Elektrolyse-Experiment demonstriert und bewertet. Im Vergleich zum extern verdrahteten photovoltaisch-elektrolytischen Referenzsystem (PV-EC) ist die Leistung der integrierten PV-Systeme jedoch durch eine geringe Katalysatorbeladung und partieller Abschaltung der Solarzelle deutlich limitiert. Darüber hinaus stellt die unzureichende Stabilität sowohl der TiO2-Schutzschicht als auch der ED-Ag-Partikel noch eine erhebliche Herausforderung dar
Consistent modeling of nonlinear shear and elongational start-up data of entangled polystyrene solutions
No full textNonlinear shear and elongational start-up data of three entangled PS solutions consisting of the same weight fraction of a linear long-chain polystyrene PS-600 k and three different styrene oligomeric solvents were recently reported by Cui et al. (Rheol Acta 64:97-105, 2025). The solvents are two linear styrene oligomers of different molecular weights as well as a star styrene oligomer. We show that start-up of shear viscosity and apparent normal stress difference as well as start-up of elongational viscosity can consistently be described by the Rotation Zero Stretch (RZS) model (Rheol Acta 63:573, 2024; Phys Fluids 36:093124, 2024), which is based on the tube model and a flow-strength sensitive evolution equation of stretch. In extensional flows, the RZS model reduces to the Enhanced Relaxation of Stretch (ERS) model (J Rheol. 65:1413, 2021). The modeling is based exclusively on the linear-viscoelastic characterization of the solutions and a consistent set of Rouse stretch relaxation times for PS-600 k.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 202
CNT-induced microstructural evolution in Al matrix composite made by additive manufacturing and studying the effect of CNT presence on mechanical and tribological properties
No full textThis study investigates the microstructural behaviour and mechanical properties of carbon nanotube (CNT)-reinforced AA2024 aluminum matrix composites fabricated via Selective Laser Melting (SLM), with varying CNT contents of 1, 3, and 5 wt%. As the CNT content increased, the quality of single-track deposits improved, leading to more consistent and continuous weld beads, particularly at 5 wt% CNT. The results demonstrate that CNT reinforcement significantly influences microstructural evolution and enhances the mechanical performance of SLM-processed nanocomposites. Specifically, the 5 wt% CNT/AA2024 composite exhibited refined microstructures, uniform CNT dispersion, improved mechanical properties, and the formation of the Al₄C₃ phase during the SLM process. Wear analysis revealed that increasing sliding speed led to a reduction in wear rate and a transition in wear mechanism—from abrasive to delamination—due to the formation of a stable mechanically mixed layer (MML) that reduced contact between the composite surface and the counter body. Additionally, at higher normal loads, a combined oxidation and delamination wear mechanism became dominant in the CNT-reinforced composites.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 202