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Keywords
Real-time measurements of the differences in inhaled and exhaled, unlabeled and fully deuterated acetone concentration levels, at rest and during exercise, have been conducted using proton transfer reaction mass spectrometry. A novel approach to continuously differentiate between the inhaled and exhaled breath acetone concentration signals is used. This leads to unprecedented fine grained data of inhaled and exhaled concentrations. The experimental results obtained are compared with those predicted using a simple three compartment model that theoretically describes the influence of inhaled concentrations on exhaled breath concentrations for volatile organic compounds with high blood:air partition coefficients, and hence is appropriate for acetone. An agreement between the predicted and observed concentrations is obtained. Our results highlight that the influence of the upper airways cannot be neglected for volatiles with high blood:air partition coefficients, i.e. highly water soluble volatiles.
Greater specific energy densities in lithium-ion batteries can be achieved by using three-dimensional (3D) porous current collectors, which allow for greater areal mass loadings of the electroactive material. In this paper, we present the use of embroidered current collectors for the preparation of thick, pouch-type Li-ion batteries. Experiments were performed on LiFePO 4 (LFP) water-based slurries using styrene-butadiene rubber (SBR) as binder and sodium carboxymethyl cellulose (CMC) as thickener, and formulations of different rheological characteristics were investigated. The electrochemical performance (cyclic voltammetry, rate capability) and morphological characteristics of the LFP half-pouch cells (X-ray micro computed tomography and scanning electron microscopy) were compared between the formulations. An optimum electrode formulation was identified, and a mechanism is proposed to explain differences between the formulations. With the optimum electrode formulation, 350 µm casted electrodes with high mechanical stability were achieved. Electrodes exhibited 4–6 times greater areal mass loadings (4–6 mAh cm −2 ) and 50% greater electroactive material weight than with foils. In tests of half- and full-pouch embroidered cells, a 50% capacity utilization at 1C-rate and 11% at 2C-rate were observed, with a full recovery at C/5-rate. The cycling stability was also maintained over 55 cycles.
Clathrate hydrates, or hydrates for short, are inclusion compounds in which water molecules form a hydrogen-bonded host lattice that accommodates the guest molecules. While vast amounts of hydrates are known to exist in seafloor sediments and in the permafrost on Earth, these occurrences might be dwarfed by the amounts of hydrates occurring in space and on celestial bodies. Since methane is the primary guest molecule in most of the natural occurrences on Earth, hydrates are considered a promising source of energy. Moreover, the ability of one volume of hydrate to store about 170 volumes of gas, make hydrates a promising functional material for various industrial applications. While the static properties of hydrates are reasonably well known, the dynamics of hydrate formation and decomposition are insufficiently understood. For instance, the stochastic period of hydrate nucleation, the memory effect, and the self-preservation phenomenon complicate the development of predictive models of hydrate dynamics. Additionally, the influence of meso- and macroscopic defects as well as the roles of mass and heat transport on different length scales remain to be clarified.
Due to its non-invasive and non-destructive nature and the high spatial resolution of approx. 1µm or even less, micro-computed X-ray attenuation tomography ( µCT ) seems to be the perfect method for the study of the evolving structures of forming or decomposing hydrates on the meso- and macroscopic length scale. However, for the naturally occurring hydrates of low atomic number guests the contrast between hydrate, ice, and liquid water is typically very weak because of similar X-ray attenuation coefficients. So far, good contrast was only restricted to synchrotron beamline experiments which utilize the phase information of monochromatic X-rays.
In this thesis it is shown that with the help of a newly developed sample cell, a contrast between the hydrate and the ice phase sufficiently good for the reliable segmentation of the materials can also be achieved in conventional tube-based µCT. An accurate pressure and temperature management, i.e., the added functionality of the cell, further allows for cross-correlation of structural and thermodynamic data. The capability of this µCT setup is demonstrated in a series of studies on the formation and decomposition of hydrates which yield new insights for the development of a novel route to hydrate synthesis. At last, this thesis points towards possibilities how better models of hydrate formation and decomposition can be developed with the aid of µCT and computer simulations.
Gas hydrates are usually synthesized by bringing together a pressurized gas and liquid or solid water. In both cases, the transport of gas or water to the hydrate growth site is hindered once an initial film of hydrate has grown at the water–gas interface. A seemingly forgotten gas-phase technique overcomes this problem by slowly depositing water vapor on a cold surface in the presence of the pressurized guest gas. Despite being used for the synthesis of low-formation-pressure hydrates, it has not yet been tested for hydrates of CO 2 and CH 4 . Moreover, the potential of the technique for the study of hydrate decomposition has not been recognized yet. We employ two advanced implementations of the condensation technique to form hydrates of CO 2 and CH 4 and demonstrate the applicability of the process for the study of hydrate decomposition and the phenomenon of self-preservation. Our results show that CO 2 and CH 4 hydrate samples deposited on graphite at 261–265 K are almost pure hydrates with an ice fraction of less than 8%. Rapid depressurization experiments with thin deposits (approx. 330 mm thickness) of CO 2 hydrate on an aluminum surface at 265 K yield identical dissociation curves when the deposition is done at identical pressure. However, hydrates deposited at 1 MPa almost completely withstand decomposition after rapid depressurization to 0.1 MPa, while samples deposited at 2 MPa decompose 7 times faster. Therefore, this synthesis technique is not only applicable for the study of hydrate decomposition but can also be used for the controlled deposition of a super-preserved hydrate.
For a given set of banks, how big can losses in bad economic or financial scenarios possibly get, and what are these bad scenarios? These are the two central questions of stress tests for banks and the banking system. Current stress tests select stress scenarios in a way which might leave aside many dangerous scenarios and thus create an illusion of safety; and which might consider highly implausible scenarios and thus trigger a false alarm. We show how to select scenarios systematically for a banking system in a context of multiple credit exposures. We demonstrate the application of our method in an example on the Spanish and Italian residential real estate exposures of European banks. Compared to the EBA 2016 stress test our method produces scenarios which are equally plausible as the EBA stress scenario but yield considerably worse system wide losses.
Wir untersuchen Gemeinsamkeiten und Unterschiede partizipativer Projekte auf Gemeindeebene in der Bodenseeregion. Ziel dabei ist es, einerseits Chancen und Stolpersteine von partizipativen Projekten für Gemeinden zu identifizieren. Andererseits entwickeln wir den Resilienzbegriff aus Psychologie und BWL weiter für Gemeinden und fragen uns, wie Partizipation die Resilienz einer Gemeinde beeinflusst.
Daten werden heute oft auch als das «neue Gold» bezeichnet. Denn die letzten Jahre haben gezeigt, dass Daten die Grundlage erstaunlicher unter- nehmerischer Erfolgsgeschichten sein können. Dabei ist die Arbeit mit Daten nicht grundlegend neu. Vielmehr geht es heute im Vergleich zu früher um nahezu unendlich grossen Mengen an Daten, die im Rahmen nahezu aller denkbaren Prozesse oder Schnittstellen gesammelt, gespeichert und ausgewertet werden können. Unter anderem beinhaltet dies Maschinendaten, unternehmens- interne Prozesse oder Daten über Kunden und den Markt, welche die Grundlage für lernende Systeme (Künstliche Intelligenz) bilden. Wir können heute davon ausgehen, dass künftig nicht mehr die technische Machbarkeit, sondern die mensch- liche Vorstellungskraft die Grenzen des Möglichen definiert.
Bekannt sind vor allem etliche Erfolgsgeschichten von Grossunternehmen, die ihr Geschäft auf Daten aufbauen. Etablierte KMU sind hingegen noch zögerlicher, mit Daten zu arbeiten und diese wertschöpfend einzusetzen. Diese Broschüre geht auf die besondere Situation von KMU im Umgang mit Daten und Data Science ein. Denn auch für KMU kann es lohnend oder sogar zwingend notwendig sein, sich mit dem Thema «Data Science» zu beschäftigen. Daten und Data Science bieten grosse
Chancen, sie können aber auch zu einer Bedrohung im Wettbewerb werden. Und, zu lange warten sollten KMU nicht, die Zeit drängt. Denn Geschwindigkeit ist einer der zentralen Wettbewerbsfaktoren im digitalen Zeitalter. Das IBH-Lab KMUdigital unter- stützt KMU dabei, den herausfordernden Weg in eine digitale Zukunft schneller und einfacher zu gehen.
Diese Broschüre geht daher insbesondere auf die Rolle von Daten und Data Science für KMU in der Bodenseeregion ein. Sie stellt eine Zusammen- fassung ausgewählter Erkenntnisse und Handlungs- empfehlungen dar, die wir in einem zweijährigen Forschungsprojekt gemeinsam mit 16 Unternehmen aus der Bodenseeregion gewinnen konnten. Die Erkenntnisse sollen KMU bei der Nutzung von Daten anhand von Data Science unterstützen. Dabei ist es kein Ziel, dass KMU zu einem «kleinen Google» werden. Vielmehr braucht es KMU- spezifische Lösungen und Überlegungen, wie mit Daten sinnvoll, zielorientiert und ressourcen- schonend umgegangen werden kann. Wie kann das aussehen? Welche Chancen, Herausforderungen und Lösungen bieten sich KMU vor dem Hinter- grund ihrer besonderen Situation? Was muss dazu im Unternehmen verändert werden? Welche Unterschiede bestehen im Vergleich zu Gross- unternehmen auf diesem Weg?
Diese und weitere Fragen stehen im Mittelpunkt des vorliegenden Projektberichts zum Einzelprojekt «Data Science für KMU leicht gemacht» oder kurz «Data Science 4 KMU» bzw. «Data4KMU», welches unter dem Dach des IBH-Labs KMUdigital in den Jahren 2018 bis 2019 durchgeführt wurde. Dazu werden Daten und Data Science aus mehreren Perspektiven betrachtet, die nicht unabhängig voneinander sind: Strategie und Geschäftsmodell, Services und Prozesse, Leadership, HRM und
Organisation, Organisationskultur und Ganzheitichkeit, sowie Technologie. Diese Perspektiven greifen wir in den nachfolgenden Kapiteln auf.
Die vorliegende Broschüre wäre ohne die wertvolle Unterstützung der Praxispartner des Projektes, des Managements des IBH-Labs KMUdigital sowie ohne die finanzielle Projektförderung durch die Inter- nationale Bodenseehochschule (IBH) und Interreg nicht möglich gewesen. Ihnen allen gilt unser ganz besonderer Dank!
Wer wünscht ihn nicht: den intelligenten, effizienten und wirtschaftlichen Herstellungsprozess? Viele Firmen setzten aktuell auf die Digitalisierung und verbessern so die eigene sowie die mit externen Stellen vernetzte Produktion. Die Digitalisierung bringt einerseits Fortschritt, zeigt aber auch die zunehmende Komplexität der heutigen Produktionsnetzwerke auf. Zahlreiche Entscheidungen sind zu fällen, um einen effizienten und sicheren Austausch mit verschiedenen Betrieben zu gewährleisten.
Ein Blick auf vorhandene Modelle kann da weiterhelfen: Im Projekt i4Production des IBH-Labs KMUdigital haben Teams an drei Standorten in den drei Nachbarländern Deutschland (HTWG Konstanz), Österreich (FH Vorarlberg) und der Schweiz (NTB Buchs, RhySearch) an einer vernetzten Prozesslandschaft gearbeitet. In einem gemeinsamen, standardisierten Automatisierungskonzept wird in der international vernetzten Modellfabrik ein cyberphysisches System (CPS) in Form eines kundenindividualisierten Modellfahrzeuges produziert, das durch den Kunden in diversen Varianten zusammengestellt oder individuell konstruiert werden kann. Die dezentrale Produktion erlaubt eine Datenweitergabe über die Landesgrenzen in Echtzeit und bildet die Simulation eines länderübergreifenden Business-Eco-Systems ab.
Die Erkenntnisse des Projekts i4Production zeigen wie in kleineren und mittleren Unternehmen (KMU) eine verteilte Produktion, inklusive der Einbindung von Mitarbeitenden und Kunden in eine digitalisierte, hochautomatisierte und kundenindividuelle Produktion, organisiert werden kann.
Für Unternehmen wird diese Industrie 4.0-Prozesslandschaft als Modell für die eigene Fertigung in dem neu aufgebauten CNC Präzisionsfertigungslabor „Werkstatt4“ bei RhySearch öffentlich zur Verfügung gestellt. Die „Werkstatt4“ bietet KMU ein digitales Prozessumfeld, in dem getestet werden kann, mit welchen Maßnahmen der eingangs gestellte Wunsch zur optimierten Herstellung, seinen Weg in die Realität finden kann.
Im Folgenden stellen wir Ihnen das Konzept der internationalen Musterfabrik i4Production, die diversen Arbeitsschritte an den beteiligten Hochschulen sowie die wichtigsten Erkenntnisse für KMU der Bodenseeregion vor. Gerne unterstützen wir Sie bei der Gestaltung des Wandels hin zum Unternehmen 4.0: Sprechen Sie uns an.
The Convention on the Rights of the Child (CRC) is a human rights framework in the context of multi-level governance child protection policies central to social work education and practice (United Nations, 1989). In line with this statement, children’s rights-based education introduces undergraduate social work students to the principles of the CRC, namely participation, protection, harm prevention and provision, to facilitate knowledge acquisition by building core competencies for critical practice (IFSW, 2002). It equips social workers with analytical and advocacy skills that foster critical thinking and creativity in the juxtaposition between child protection, autonomy and self-determination.
This chapter provides insights for social work education to locate and analyse the underlying casualties of social problems using a problem and resource framework, the w-questions (Geiser, 2015). The framework is used to develop theory driven social work interventions as illustrated against the backdrop the anonymised case study, Amira, an accompanied child asylum seeker in Austria (Fritsche, Glawischnig, & Wolfsegg, 2019). Correspondingly, CRC is addressed along a continuum between human needs fulfilment and human right entitlements (Obrecht, 2009; IFSW, 2002; Ife, 2012). The concept of need is understood as tension in our concrete biological and psychological bio-values and states (Obrecht, 2009, p. 27). The assertion is that when children lack support or are obstructed from achieving their equal right to education due to social, cultural or economic barriers, this exacerbates social marginalisation because it deprives them of membership in the school social system. Social marginalisation thwarts the fulfilment of needs and weakens social cohesion by causing alienation and anomie (Mayrhofer, 2015). The tentative conclusion is that knowledge and practice models that link human needs and children’s rights equip social workers with the expertise to reduce children’s vulnerability whilst strengthening their protection, autonomy and self-determination.