elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Derivation of a Local Volume-Averaged Model and a Stable Numerical Algorithm for Simulations of Conversion Batteries

Schmitt, Tobias und Latz, Arnulf und Horstmann, Birger (2019) Derivation of a Local Volume-Averaged Model and a Stable Numerical Algorithm for Simulations of Conversion Batteries. Electrochimica Acta, 333, Seite 135491. Elsevier. doi: 10.1016/j.electacta.2019.135491. ISSN 0013-4686.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Preprintversion (eingereichte Entwurfsversion)
868kB

Kurzfassung

In this article, we derive a general form of local volume-averaging theory and apply it to a model of zinc-air conversion batteries. Volume-averaging techniques are frequently used for the macroscopic description of micro-porous electrodes. We extend the existing method by including reactions between different phases and time-dependent volume fractions of the solid phases as these are continuously dissolved and reconstructed during operation of conversion batteries. We find that the constraint of incompressibility for multi-component fluids causes numerical instabilities in simulations of zinc-air battery cells. Therefore, we develop a stable sequential semi-implicit algorithm which converges against the fully implicit solution. Our method reduces the coupling of the variables by splitting the system of equations and introducing an additional iteration step.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/139724/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Derivation of a Local Volume-Averaged Model and a Stable Numerical Algorithm for Simulations of Conversion Batteries
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schmitt, TobiasTobias.Schmitt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4240-679XNICHT SPEZIFIZIERT
Latz, Arnulfarnulf.latz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1449-8172NICHT SPEZIFIZIERT
Horstmann, Birgerbirger.horstmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1500-0578NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:13 Dezember 2019
Erschienen in:Electrochimica Acta
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:333
DOI:10.1016/j.electacta.2019.135491
Seitenbereich:Seite 135491
Verlag:Elsevier
ISSN:0013-4686
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Local volume-averaging theoryMulti-component incompressibility constraintSequential semi-implicit solverNumerical stability analysisZinc-air battery
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Speicher und vernetzte Infrastrukturen
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicher
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (Batterien) (alt)
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Horstmann, Birger
Hinterlegt am:16 Dez 2020 21:09
Letzte Änderung:23 Okt 2023 13:30

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.