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Real-time power loss optimized operation of a solid state transformer by utilizing the common-mode voltage
No full textThis article presents a general methodology and a real-time capable, analytically solvable model for minimizing the total power losses of a modular Solid-State Transformer (SST). The approach leverages the inherent Degree of Freedom (DoF) offered by the common-mode (CM) voltage u in three-phase systems. By systematically adjusting the CM voltage, the power distribution among all sub-modules (SM) is influenced to reduce the total losses of the Dual Active Bridges (DAB) without imposing additional constraints on the SST operation. An analytical loss model, with the CM voltage as the DoF, is derived from measured loss characteristics of an individual DAB module and extrapolated to the full three-phase SST. The proposed optimization method is implemented on a field-programmable gate array which is able to find the global loss minimum in real time. A 45 kW, 400 V to 750 V SST test bench is used to validate the methodology. The calculated and measured results over the whole power range of the prototype align which confirms the accuracy of the loss model. An overall loss reduction of up to 20% is achieved without sacrificing output voltage quality or requiring changes to the modulation scheme
Microstructure and mechanical properties of a laser-based directed energy deposited Mo-Si-Ti alloy
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Synthesis of activated cyclic carbonate monomers for NIPU synthesis
No full textNon-isocyanates polyurethanes (NIPUs) are an emerging class of polymers developed to replace conventional polyurethanes synthesized from toxic isocyanates. NIPUs are produced via polyaddition reaction of cyclic carbonate and amines, thus reducing the exposure to hazardous chemicals. Despite the safety advantages, NIPU technology faces several challenges, particularly slow reactivity of cyclic carbonate monomers and insufficient polymer properties, which limit its ability to replace conventional PUs. This thesis developed in the framework of the NIPU-EJD project (funded by the European Union; H2020 Grant agreement 955700) is focused on the synthesis of cyclic carbonates monomers with a focus on enhancing their performance under mild conditions. Therefore, additional emphasis was placed over the synthesis of novel unsaturated cyclic carbonates (i.e. exo- and endo-vinylene carbonates), which demonstrated superior reactivity compared to saturated carbonates. Several synthetic strategies were tested to access monomers from bio- and petro-based sources and to implement different reactive groups. Moreover, saturated carbonates activated by urethane-linkages were synthesized and their adhesive properties tested. All the monomers were tested in conversion studies of model aminolysis reaction to evaluate the reactivity of the novel carbonates and, when possible, used for thermoplastic formulations
Mitigating hydrogen embrittlement in CoCrNi alloy using a self-refilling nanoscale amorphous oxide layer
No full textAtmospheric Rivers in the Iberian Peninsula: Connection With Extratropical Fronts and Precipitation
Get PDFPrecipitation over the Iberian Peninsula (IP) is highly sensitive to atmospheric rivers (ARs)—long corridors of anomalous horizontal and poleward moisture transport from lower latitudes. This study aims to deepen the understanding of the mechanisms behind Iberian ARs and to quantify their contribution to precipitation over a long-term period. We identify ARs affecting the IP in the ERA5 reanalysis with a 31-km horizontal resolution and covering a 42-year period (1979–2020). Additionally, we explore their association with the fronts of extratropical cyclones. Impact on IP precipitation is evaluated using regional observational gridded products (E-OBS, IB01) and global reanalysis (ERA5). Three AR events (unnamed storm in October 1979, Storm Gong in January 2013, and Storm Ana in December 2017) were selected as case studies and analyzed in detail. During 1979–2020, the IP was affected by 580 persistent ARs (lasting at least 18 hr) with an annual mean of 13.8 ± 2.8 ARs and the northern IP coast being the most affected region. The year 2013 is marked by the highest total number of persistent ARs (20). Cold fronts were found more often in the vicinity of ARs than warm fronts. Case studies highlight changes in the relationship between ARs and fronts throughout their lifecycle. Precipitation associated with persistent ARs exhibits a strong north-south gradient in the western IP with the highest contribution to annual precipitation occurring in the northern region (∼30%). Our study demonstrates the important role of ARs in the Iberian precipitation using the latest high-resolution reanalysis and observational data
Strength-ductility synergy in an additively manufactured oxide dispersion strengthened Inconel 718 superalloy at 650 °C
No full textDer Einfluss von Dosis und Zeit auf die Vorhersage von Wirkmechanismen von Chemikalien durch Omics-Analysen
No full textDiese Arbeit entstand im Rahmen des EU-Forschungsprojekts PrecisionTox und widmet sich der systematischen Untersuchung der Dosis- und Zeitabhängigkeit toxikologischer Effekte in zellbasierten Modellen. Ziel war es, die Wechselwirkungen von Dosis und Expositionsdauer getrennt zu analysieren, um spezifische von unspezifischen Zellantworten zu unterscheiden und frühe molekulare Marker toxischer Wirkungen zu identifizieren. In diesem Kontext wurden experimentelle Analysen unter anderem mit Omics-Methoden (Micro-Array, RNASequenzierung, Metabolomik) mit der Reanalyse öffentlich zugänglicher Daten kombiniert.
Drei Untersuchungsschwerpunkte bilden den Kern der Arbeit: In einem ersten Teil wurden frühe molekulare Veränderungen bei Chemikalienexposition mit steatotischen Chemikalien in primären humanen Leberzellen analysiert. Die Reanalyse bestehender Micro-Array- und Metabolomdaten zeigte, dass Steatose-assoziierte Signalwege wie Fettsäuremetabolismus, Cholesterinstoffwechsel, ER-Stress und Entzündung bereits bei niedrigen Dosen und kurzen Expositionszeiten signifikant verändert sind. Durch die gezielte Variation der Kontrollgruppen durch Pooling unbehandelter und mit nicht-steatotische Chemikalien behandelter Zellen konnte die Trennschärfe und Sensibilität der Analysen gesteigert werden. Die identifizierten Signalwegmuster wurden erfolgreich mit bestehenden Adverse Outcome Pathways verknüpft und liefern neue Impulse für deren Weiterentwicklung.
Im zweiten Modul wurde im Rahmen einer Pilotstudie untersucht, ob spezifische toxikologische Effekte von allgemeinen Stressantworten unter subtoxischen Bedingungen abgegrenzt werden können. Dazu wurden Referenzsubstanzen bekannter Wirkung wie Cadmium, aber auch das Lösungsmittel DMSO bei unterschiedlichen Dosis-ZeitKombinationen analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass für bestimmte Substanzen wie Natriumarsenit spezifische Reaktionsmuster bereits bei niedriger Dosis und früher Exposition erkennbar sind, während andere wie Ethoprophos erst zu späteren Zeitpunkten wirken. Auch zeigte sich, dass 3′-RNA-Sequenzierung grundsätzlich geeignet ist, um zentrale Signalwege zu detektieren, jedoch bei subtilen Effekten limitiert ist. Die kombinierte Auswertung transkriptomischer und metabolomischer Daten erwies sich als hilfreicher Ansatz, bedarf jedoch einer kontextsensitiven Interpretation.
Im dritten Teil wurde die bislang wenig untersuchte Substanzklasse der Imidazole analysiert.
Transkriptom- und Proteindaten der humanen Hepatozyten HepG2-Zelllinie zeigten einev dosisabhängige Deregulierung von Lipid-, Sterol- und Redoxstoffwechselwegen sowie eines autophagie-assoziierten Phänotyps. Ein potentiell ebenfalls autophagie-assoziierter Phänotyp wurde in der immortalisierten Lungenepithelzelllinie Beas-2B festgestellt. Die getesteten Verbindungen unterscheiden sich in Zellproliferations- und Zelltodeffekten sowie in Bezug auf LC3B-Akkumulation, p62-Anreicherung oder Vakuolenbildung. Trotz struktureller Ähnlichkeit, ist die Methylierung und Stereochemie zu beachten, da sie wahrscheinlich zu den Wirkungsunterschieden beiträgt. Hinsichtlich reprotoxischer, endokrin disruptiver und karzinogener Effekte sind vor allem erstere in diesen frühen Daten zu beobachten, wobei signifikante Regulationen in Redoxstoffwechsel und Suppression von Tumorsuppressorgenen
vorliegt.
Die Ergebnisse aller Module verdeutlichen die hohe Bedeutung einer differenzierten
Betrachtung von Dosis, Zeit und Expositionskontext in der Toxikologie. Es sind dynamische Prozesse und zeitlich gestaffelte Wirkmechanismen zu berücksichtigen und die Wahl der Analysemethodik und Grenzwerte. Die in dieser Arbeit verfolgte Methodenkombination – von Zellkultur über Sequenzierung bis zur Metabolomik – bietet einen praxistauglichen Zugang zur Hypothesengenerierung, -testung und potentiellen Identifikation früher, spezifischer Marker.
Die gezielte Nutzung und Reanalyse bestehender Datensätze leistet darüber hinaus einen Beitrag zur Reduktion von Tierversuchen im Sinne des 3R-Prinzips
