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Analysis of some heterogeneous catalysis models with fast sorption and fast surface chemistry

Augner, Björn ; Bothe, Dieter (2024)
Analysis of some heterogeneous catalysis models with fast sorption and fast surface chemistry.
In: Journal of Evolution Equations, 2021, 21 (3)
doi: 10.26083/tuprints-00023426
Artikel, Zweitveröffentlichung, Verlagsversion

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Kurzbeschreibung (Abstract)

We investigate limit models resulting from a dimensional analysis of quite general heterogeneous catalysismodels with fast sorption (i.e. exchange of mass between the bulk phase and the catalytic surface of a reactor) and fast surface chemistry for a prototypical chemical reactor. For the resulting reaction–diffusion systems with linear boundary conditions on the normalmass fluxes, but at the same time nonlinear boundary conditions on the concentrations itself, we provide analytic properties such as local-in-time well-posedness, positivity, a priori bounds and comment on steps towards global existence of strong solutions in the class W(^1,2)_p (J × Ω;R^N ), and of classical solutions in the Hölder class C(^1+α,2+2α)(J × Ω;R^N ). Exploiting that the model is based on thermodynamic principles, we further show a priori bounds related to mass conservation and the entropy principle.

Typ des Eintrags: Artikel
Erschienen: 2024
Autor(en): Augner, Björn ; Bothe, Dieter
Art des Eintrags: Zweitveröffentlichung
Titel: Analysis of some heterogeneous catalysis models with fast sorption and fast surface chemistry
Sprache: Englisch
Publikationsjahr: 3 September 2024
Ort: Darmstadt
Publikationsdatum der Erstveröffentlichung: 2021
Ort der Erstveröffentlichung: Basel
Verlag: Springer International Publishing
Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: Journal of Evolution Equations
Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: 21
(Heft-)Nummer: 3
DOI: 10.26083/tuprints-00023426
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/23426
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Herkunft: Zweitveröffentlichung DeepGreen
Kurzbeschreibung (Abstract):

We investigate limit models resulting from a dimensional analysis of quite general heterogeneous catalysismodels with fast sorption (i.e. exchange of mass between the bulk phase and the catalytic surface of a reactor) and fast surface chemistry for a prototypical chemical reactor. For the resulting reaction–diffusion systems with linear boundary conditions on the normalmass fluxes, but at the same time nonlinear boundary conditions on the concentrations itself, we provide analytic properties such as local-in-time well-posedness, positivity, a priori bounds and comment on steps towards global existence of strong solutions in the class W(^1,2)_p (J × Ω;R^N ), and of classical solutions in the Hölder class C(^1+α,2+2α)(J × Ω;R^N ). Exploiting that the model is based on thermodynamic principles, we further show a priori bounds related to mass conservation and the entropy principle.

Freie Schlagworte: Heterogeneous catalysis, Dimension analysis, Reaction diffusion systems, Surface chemistry, Surface diffusion, Sorption, Semilinear PDE, Lp-maximal, Positivity, Blow-up
Status: Verlagsversion
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-234260
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 510 Mathematik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 04 Fachbereich Mathematik
04 Fachbereich Mathematik > Analysis
04 Fachbereich Mathematik > Analysis > Mathematische Modellierung und Analysis
Hinterlegungsdatum: 03 Sep 2024 13:45
Letzte Änderung: 05 Sep 2024 07:35
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