Modeling and simulation of zinc based batteries
Çinko tabanlı pillerin modellenmesi ve simülasyonu
- Tez No: 418308
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ÖZGENÇ EBİL, YRD. DOÇ. DR. ASLI YÜKSEL ÖZŞEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Enerji, üretkenliğin ve yaşam kalitesinin belirleyici öğesidir. Elektrik enerjisi en çok kullanılan enerji çeşidi ancak yedeklenmemesi yenilenebilir enerji teknolojilerinin yaygın kullanımını önlüyor. Yenilenebilir enerji teknolojilerinde, elektrikli taşıtlarda ve tüketici elektroniğinde gelişmelerin gerçekleşmesi büyük ölçüde akü ve pil teknolojilerindeki ilerlemelere bağlı. Yüksek enerji yoğunluğu, uzun kullanım ömrü, zararsız ve bol bulunan malzemelerden imâlat yeni nesil pil ve aküler için çok önemli gereksinimler. Araştırmacılara belli koşullardaki akü ve pil davranışlarını tahmin etmelerini sağlayacak bir model, sistemin matematiksel bir tanımı, geliştirme sürecinin maliyetini ve süresini azaltacak etkili bir araç olacaktır. Bu çalışmada, ticari nikel elektrot ve kompozit çinko elektrot kullanılarak imâl edilmiş deneysel bir nikel-çinko pilin deşarj esnasındaki davranışı, sonlu eleman metodunu kullanan matematiksel bir model ile simüle edildi. Geliştirilen modelde gözenekli elektrotlar için geçerli olan termodinamik ve kinetik tanımları pil ve akü niteliklerinin konsantrasyon bağımlılıkları da göz önünde bulundurularak kullanıldı. Başlangıçtaki çinko ve nikel oksihidroksit konsantrasyonlarının ve çinko ve nikel elektrot reaksiyonları anodik transfer katsayılarının pilin elektrokimyasal performansına etkileri simüle edildi. Deşarj gerilimi, elektrot gözenekliliği ve elektrotlardaki malzeme türü konsantrasyonları, model parametrelerine ve zamana bağlı fonksiyonlar olarak hesaplandılar. Model sonuçlarının deneysel pille yapılan deney sonuçlarıyla, çinko konsantrasyonu sınırlı çalışması noktasında uyum gösterdiği gözlemlendi. Elde edilen simülasyon sonuçlarına göre başlangıçtaki çinko konsantrasyonu deşarj süresinde en belirleyici öğe. Başlangıçtaki nikel oksihidroksit konsantrasyonu ise deşarj geriliminin büyüklüğünde etkili. Transfer katsayılarının ise deşarj gerilimleri üstünde etkili olduğu, bununla birlikte konstrasyon değişimlerine etkilerinin çok sınırlı olduğu ve deşarj süresine hiç etkilerinin olmadığı görüldü.
Özet (Çeviri)
Energy is the determining factor of productivity and quality of living. Electric energy is the most used energy form and lack of reserve for it hinders widespread use of renewable energy technologies. Advancements in renewable energy technologies, electric vehicles and consumer electronics are highly dependent on developments of new battery technologies. High energy density, long service life, using benign and abundant materials are few of the key requirements for next generation batteries. A model, a mathematical description of the system, is an effective tool to predict the behavior of batteries under specific conditions, thus reducing cost and time for the development. A mathematical model using finite element method was designed to simulate the discharge behavior of an experimental nickel-zinc battery that includes composite zinc and commercial nickel electrodes. The model employs thermodynamic and kinetic expressions for porous electrodes considering the concentration dependency of battery characteristics. The effects of initial zinc and nickel concentrations, anodic transfer coefficients of zinc and nickel electrode reactions on the electrochemical performance of the battery have been simulated. The discharge voltage, electrode porosities, and species concentrations in electrodes as a function of model parameters and time have been evaluated. It is observed that the model results are consistent with the experiment results considering that the battery operation is limited with zinc concentration. Initial zinc concentration is the major determining factor on discharge duration. Nickel oxyhydroxide concentration affects voltage magnitude. Transfer coefficients have only limited effects on discharge voltage and concentrations.
Benzer Tezler
- Model based state of charge estimation of zinc-air batteries
Çinko-hava tipi bataryalarda model tabanlı şarj durumu kestirimi
BURAK SATILMIŞOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİKRET ÇALIŞKAN
- Basınçlı döküm yöntemiyle üretimde OTHEA ve HAA teknikleri uygulaması ile ürün ve proses optimizasyonu
Ooptimising product and process by fmea and fta techniques on die casting production
BURAK PULATKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YILMAZ TAPTIK
- Bir bakır-çinko öğütme ve zenginleştirme tesisinde çoklu bileşenli öğütme model yapısının geliştirilmesi
Development of a multi-component communition model structure in a copper-zinc grinding and enrichment plant
İBRAHİM GÖKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Maden Mühendisliği ve MadencilikHacettepe ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OKAY ALTUN
- Metal oksit parafudrların modellenmesi
Başlık çevirisi yok
LEVENT KILINÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. AYDOĞAN ÖZDEMİR
- A review and evaluation of development in exploration, production, reserves estimation, and research efforts for shale gas and oil
Şeyl gazı ve petrolü için arama, üretim, rezerv kestirimive araştırma çalışmalarının incelenmesi ve değerlendirilmesi
OSMAN MOHAMMED
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM METİN MIHÇAKAN