Synthesis and characterization of complex metal hydrides for hydrogen technology

Department Head: Allan Thomson Kirkpatrick.2010 Summer.Includes bibliographical references (pages 182-188).The limitation as well as the environmental impact of fossil fuels has encouraged the development of alternative energies. As an alternative, hydrogen and its applications have been established due to its favorable physical and chemical properties. Production as well as storage of hydrogen is seen to be key challenges to for a transition to a hydrogen based infrastructure. A possible storage method is seen to be chemical hydrides, where hydrogen is chemically bonded to matrix materials and can be controllable released. The chemical synthesis of these hydrides can become complex with increasing hydride structures. Therefore, mechanochemical synthesis methods have been developed, which simplify the synthesis process. The material characteristics are being determined with an XRD apparatus as well as TGA and DSC analysis. In the present study, hydrides with the general composition MH, MH2, MAlH4, and MAlH6 have been synthesized and tested for desorption characteristics, where M stands for Li, Na, K, Ca, Mg, and Ti. Doping of the materials is being applied to improve desorption characteristics of the material, where catalyst materials are implemented into the hydride structure and cause a change in the structural composition linked with a decrease of the hydrogen desorption temperature

Pohled T. E. Lawrence v Sedmi sloupech moudrosti na arabskou populaci ve světle postkoloniální teorie

Dalo by se íci, že bylo již napsáno mnohé o spisovateli a dobrodruhovi T. E. Lawrencovi. Ve dvacátém století bylo na nj bohužel nahlíženo jen ve svtle filmu Davida Leana Lawrence z Arábie. Tento film však pinesl zavádjící prvky a pro poznání díla tohoto autora se jeví jako nedostaující. Hlavn z tchto dvod se dílo Seven Pillars of Wisdom (Sedm sloup moudrosti), kterým se zabývám ve své práci dostalo do pozadí dní. Místo díla se stal stedem pozornosti Lawrence sám. Vzniklo tak mnoho spekulací kolem Lawrencovy sexuální orientace a jeho role agenta v tajných službách. To ale není hlavním tématem této práce, ale abychom pohlédli na Lawrence v úplnosti, je zde podkapitola, která odkazuje na patnou literaturu vnující se práv výše zmiované tématice. Snahou je tedy vrátit se k dílu T. E. Lawrence a analyzovat jej podle postkoloniálních teorií. Na poátku je Lawrencv struný životopis. Soustednost je upena jen na nejdležitjší fakta, která jej ovlivnila. Popsaná jsou jeho studentská léta na Oxfordu, jeho následné sobení archeologa na Blízkém Východ, v Egypt a Sýrii a dále setkání s lidmi jako byli David Hogarth i Gertruda Bellová, kteí mli vliv na tvorbu Lawrencových názor na koloniální tematiku. Doba první svtové války s sebou pinesla nové výzvy a Lawrence se stal lenem Intelligence Office v Káhie, kde pedložil svj...It can be said that The Seven Pillars of Wisdom is a work whose true potential has not yet been discovered. That the work presents itself to be of greater value than may have previously seemed goes without question. However, during the more than eighty years of its existence, it was the author and not the work that created major interest in the academic world. The complicated character of T.E. Lawrence offered itself to psycho-analyst interpretation and most critiques have been built on these premises. Other works have concentrated on major historical events in Lawrence's life creating thorough biographies and numbers of fascinating approaches, some more, some less misleading were created. However. The Seven Pillars of Wisdom (from henceforth "Seven Pillars") foremostly survived in the shadows of David Lean's film "Lawrence of Arabia" and it was only during the late seventies, that concentration on the Seven Pillars as a text had begun to be cultivated. Additionally, it has only been during the past few years that works by writers such as Gertrude Bell, T.E. Lawrence or Charles M. Doughty have begun to gain a larger public interest. The aim of this work, however, is not to analyse the historical purpose of Lawrence's presence in the Middle East, nor to align the Seven Pillars with historical facts. Such...Department of Anglophone Literatures and CulturesÚstav anglofonních literatur a kulturFaculty of ArtsFilozofická fakult

Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Schwingungsstruktur von Vanadium- und Titanoxid

In dieser Arbeit wurde anhand eines kombinierten Ansatzes aus experimentellen Untersuchungen mittels UV-Vis-, FT-IR- und UV-Raman-Spektroskopie und einer Normalmodenanalyse die Schwingungsstruktur von Siliziumdioxid-getragenen Vanadium- und Titanoxiden untersucht. Aus den Ergebnissen wurden Strukturvorschläge für die Vanadiumoxid-Oberflächenspezies unter sowohl hydratisierten als auch dehydratisierten Bedingungen und auch für die Titanoxid-Oberflächenspezies unter dehydratisierten Bedingungen erarbeitet. Für die spektroskopische Charakterisierung wurde ein UV-Raman- Messaufbau entwickelt, der die Untersuchung der getragenen Vanadium- und Titanoxid- Proben im Bereich der elektronischen Übergänge ermöglicht. Ein breitbandig durchstimmbarer Laser (190-420 nm) und ein Dreifach-Spektrometer garantieren eine große Flexibilität für die selektive Resonanzverstärkung der betrachteten Proben. Gemäß den Auswahlregeln der Raman-Theorie kann die Empfindlichkeit dieser Methode erhöht, was zu einer deutlichen Optimierung der Raman-Signale sowohl im Bereich der Fundamentalschwingungen als auch der Obertonschwingungen führt. Mit dem hier vorgestellten UV-Raman-Aufbau ist es erstmalig gelungen, Festkörpersysteme mit Beladungsdichten von 0,00001-0,7 Vnm^(-2) und 0,0001-0,7 Tinm^(-2) unter sowohl hydratisierten als auch dehydratisierten Bedingungen zu vermessen. Für die spektroskopischen Untersuchungen wurden Siliziumdioxid-getragene Vanadium- und Titanoxid-Proben mittels einer Trockenimprägnierung bzw. eines Ionenaustauschverfahrens synthetisiert. UV-Vis-Messungen an allen untersuchten Proben haben die Existenz von sowohl tetraedrisch als auch oktaedrisch koordinierten Strukturen auf der Oberfläche des Siliziumdioxid-Trägers nachgewiesen. Dieses Ergebnis gibt starken Grund zur Annahme, dass eine Oligomerisierung der Vanadium- und Titanoxid-Oberflächenspezies bereits unter hochdispersen Bedingungen auftritt und dem traditionellen Bild der isolierten, dreifach verankerten Oberflächenspezies bei geringen Beladungsdichten widerspricht. Anhand von FT-IR-Messungen an getragenen Vanadium- und Titanoxid-Proben unter dehydratisierten Bedingungen (0,7 Atome pro nm^(2)) wurden Absorptionssignale bei 3660 bzw. 3658 cm^(-1) nachgewiesen, welche konsistent zu den OH-Streckschwingungen einer hydroxylierten Oberflächenspezies sind. UV-Raman-Untersuchungen an (hoch-)dispersen Proben führten zu neuen Indizien der detaillierten Schwingungsstruktur der Oberflächenspezies.\\ Das bereits in der Literatur beschriebene Signal für getragenes Vanadiumoxid bei 1020 cm^(-1) wurde mittels der UV-Raman-Methode verifiziert und aufgrund des Auftretens des korrespondierenden Obertons bei 2039 - 2045 cm^(-1) einer totalsymmetrischen V=O-Schwingung der Oberflächenspezies zugeordnet. Weiterhin konnten für diese Proben unter hydratisierten Bedingungen erstmals Signale bei 910 und 956 cm^(-1) detektiert werden, die anhand der kombinierten Untersuchung aus Experiment und Theorie der interphase-Mode einer unhydroxylierten bzw. hydroxylierten Vanadiumoxid-Spezies zugeordnet wurden. Für die getragenen Titanoxid-Proben konnte neben der charakteristischen Ti-O-Si-Schwingung bei 1085 cm^(-1) ein beladungsabhängiges Ansteigen des Raman-Signals bei 1150 cm^(-1) nachgewiesen werden. Es ist zu vermuten, dass diese Bande ein Indiz für die Einlagerung von Titanatomen in die Fehlstellen des Siliziumdioxid-Gitters während der Synthese ist. In einem zweiten Teil wurde das Vibrationsspektrum der getragenen Vanadium- und Titanoxid-Systeme anhand einer Normalmodenanalyse berechnet. Als Grundlage für die Simulation wurden geeignete Modelle für die Siliziumdioxid-getragenen Vanadium- und Titanoxide entwickelt. Eine detaillierte Untersuchung der Modelle hinsichtlich des Einflusses von dem Siliziumdioxid-Träger, einer Hydroxylierung der Oberflächenspezies und einer Oligomerisierung führte zu einem erweiterten Verständnis der Schwingungsstruktur von getragenen Oberflächensystemen. Eine Kernerkenntnis der Simulationen ist hierbei, dass die häufig getroffene Annahme einer lokalisierten Schwingung innerhalb eines zweiatomigen Oszillators eine zu starke Vereinfachung für die Beschreibung dieser Oberflächensysteme darstellt. Alle simulierten Modelle haben sowohl Anteile der bindenden Kraftkonstante der beteiligten Atome als auch Anteile benachbarter Atome berechnet. Des Weiteren weisen alle simulierten Modelle Interphase-Moden auf, bei denen ein Impulstransfer vom Siliziumdioxid-Träger zur Oberflächenspezies stattfindet. Hierbei wird der Charakter der Schwingung nicht durch die Kraftkonstanten der Oberflächenspezies bestimmt, sondern einzig über die des Siliziumdioxid-Trägers. Auf Basis der Normalmodenanalyse konnten die Normalmoden bei 1020 und 1035 cm^(-1) eindeutig einer V=O-Streckschwingung zugewiesen werden, die sich nur in den Phasenbeziehungen der ankernden Si-O-V-Bindung voneinander unterscheidet. Die Kombination der spektroskopischen Ergebnisse mit denen der Normalmodenanalyse hat zu einer neuen Interpretation der Schwingungsstruktur von getragenem Vanadium- und Titanoxid beigetragen. Die Ergebnisse zeigen, dass das traditionell beschriebene Modell einer isolierten, dreifach verankerten Spezies die Oberflächenstruktur unter hoch-dispersen Bedingungen nicht vollständig beschreibt. Weiterhin konnte unter dieser Annahme gezeigt werden, dass die detaillierte Zuordnung der Raman-Banden weitaus komplexer zu sein scheint als in der Literatur bisher beschrieben wurde. Aus einer rein spektroskopischen bzw. rein theoretischen Perspektive ist eine zweifelsfreie Zuordnung der Raman-Signale nicht möglich. Anhand des kombinierten Ansatzes aus Theorie und Experiment ist es jedoch gelungen, das Bild der Oberflächenspezies sowohl unter hydratisierten als auch dehydratisierten Bedingungen zu erweitern und somit das Verständnis der Schwingungsstruktur von getragenen Vanadiumoxid- und Titanoxid-Systemen zu verbessern

Dissipative Prozesse an Oberflächen

In der Arbeit wird das Reibungsverhalten an Polymerbürsten im nanoskopischen und makroskopischen Kontakt beschrieben. Besonderes Augenmerk liegt auf den durch Reibung hervorgerufenen Deformationen

Seabed corrugations beneath an Antarctic ice shelf revealed by autonomous underwater vehicle survey: Origin and implications for the history of Pine Island Glacier

Ice shelves are critical features in the debate about West Antarctic ice sheet change and sea level rise, both because they limit ice discharge and because they are sensitive to change in the surrounding ocean. The Pine Island Glacier ice shelf has been thinning rapidly since at least the early 1990s, which has caused its trunk to accelerate and retreat. Although the ice shelf front has remained stable for the past six decades, past periods of ice shelf collapse have been inferred from relict seabed "corrugations" (corrugated ridges), preserved 340 km from the glacier in Pine Island Trough. Here we present high-resolution bathymetry gathered by an autonomous underwater vehicle operating beneath an Antarctic ice shelf, which provides evidence of long-term change in Pine Island Glacier. Corrugations and ploughmarks on a sub-ice shelf ridge that was a former grounding line closely resemble those observed offshore, interpreted previously as the result of iceberg grounding. The same interpretation here would indicate a significantly reduced ice shelf extent within the last 11 kyr, implying Holocene glacier retreat beyond present limits, or a past tidewater glacier regime different from today. The alternative, that corrugations were not formed in open water, would question ice shelf collapse events interpreted from the geological record, revealing detail of another bed-shaping process occurring at glacier margins. We assess hypotheses for corrugation formation and suggest periodic grounding of ice shelf keels during glacier unpinning as a viable origin. This interpretation requires neither loss of the ice shelf nor glacier retreat and is consistent with a "stable" grounding-line configuration throughout the Holocene

Stimulating somatosensory psychophysics: a double-blind, sham-controlled study of the neurobiological mechanisms of tDCS

In this study, the influence of tDCS on vibrotactile adaptation is investigated. Double-blind tDCS (Anodal/Sham) of 1 mA was delivered for 600 s to electrodes positioned in a somatosensory/contralateral orbit montage. Stimulation was applied between blocks of the implemented amplitude discrimination tasks. Amplitude discrimination thresholds were significantly degraded during adaptation trials, compared to those achieved at baseline but tDCS failed to modify task performance. Using Bayesian statistics, this finding was revealed to constitute substantial evidence for the null hypothesis. The failure of DC stimulation to alter performance is discussed in the context of several factors that may have confounded the induction of changes in cortical plasticity

Wetting and Minimal Surfaces

We study minimal surfaces which arise in wetting and capillarity phenomena. Using conformal coordinates, we reduce the problem to a set of coupled boundary equations for the contact line of the fluid surface, and then derive simple diagrammatic rules to calculate the non-linear corrections to the Joanny-de Gennes energy. We argue that perturbation theory is quasi-local, i.e. that all geometric length scales of the fluid container decouple from the short-wavelength deformations of the contact line. This is illustrated by a calculation of the linearized interaction between contact lines on two opposite parallel walls. We present a simple algorithm to compute the minimal surface and its energy based on these ideas. We also point out the intriguing singularities that arise in the Legendre transformation from the pure Dirichlet to the mixed Dirichlet-Neumann problem.Comment: 22 page

Joint Model of Probabilistic-Robust (Probust) Constraints Applied to Gas Network Optimization

Optimization problems under uncertain conditions abound in many real-life applications. While solution approaches for probabilistic constraints are often developed in case the uncertainties can be assumed to follow a certain probability distribution, robust approaches are usually applied in case solutions are sought that are feasible for all realizations of uncertainties within some predefined uncertainty set. As many applications contain different types of uncertainties that require robust as well as probabilistic treatments, we deal with a class of joint probabilistic/robust constraints. Focusing on complex uncertain gas network optimization problems, we show the relevance of this class of problems for the task of maximizing free booked capacities in an algebraic model for a stationary gas network. We furthermore present approaches for finding their solution. Finally, we study the problem of controlling a transient system that is governed by the wave equation. The task consists in determining controls such that a certain robustness measure remains below some given upper bound with high probability

Joint model of probabilistic-robust (probust) constraints with application to gas network optimization

Optimization problems under uncertain conditions abound in many real-life applications. While solution approaches for probabilistic constraints are often developed in case the uncertainties can be assumed to follow a certain probability distribution, robust approaches are usually applied in case solutions are sought that are feasible for all realizations of uncertainties within some predefined uncertainty set. As many applications contain different types of uncertainties that require robust as well as probabilistic treatments, we introduce a class of joint probabilistic/robust constraints. Focusing on complex uncertain gas network optimization problems, we show the relevance of this class of problems for the task of maximizing free booked capacities in an algebraic model for a stationary gas network. We furthermore present approaches for finding their solution. Finally, we study the problem of controlling a transient system that is governed by the wave equation. The task consists in determining controls such that a certain robustness measure remains below some given upper bound with high probability