search query: @instructor Mäki, Lasse / total: 16
reference: 10 / 16
« previous | next »
Author:Peljo, Pekka
Title:Numerical modelling of Zinc chloride cell
Sinkkikloridikennon numeerinen mallintaminen
Publication type:Master's thesis
Publication year:2009
Pages:x + 90 s. + liitt. 19      Language:   eng
Department/School:Kemian laitos
Main subject:Fysikaalinen kemia   (Kem-31)
Supervisor:Kontturi, Kyösti
Instructor:Murtomäki, Lasse
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark TKK  4780   | Archive
Keywords:modelling
zinc chloride cell
finite element method
mallintaminen
sinkkikloridikenno
elementtimenetelmä
Abstract (fin): Tässä työssä mallinnettiin yksi- ja kaksiulotteista sinkkikioridikennoa elementtimenetelmällä, sekä tutkittiin mallin parametrien vaikutusta purkukäyrään.
Kennon purkua mallinnettiin vakiokuormalla ja galvanostaattisesti, ja simulaatioita verrattiin kokeellisiin tuloksiin.
Lisäksi rakennettiin malli eri komponenttien sähkönjohtavuuksien vaikutuksesta kennon sisäiseen vastukseen.
Numeerinen mallintaminen on tärkeää, koska simuloimalla pariston suorituskykyä rajoittavia tekijöitä voidaan tutkia nopeasti, ja mallia voidaan hyödyntää pariston optimoinnissa.
Lisäksi mallinnus antaa tietoa muuttujista, joita on vaikea mitata käytännössä, esimerkiksi elektrolyytin konsentraatiosta ja pHsta anodilla.

Johtokykysimulaatioissa sähkövirran kulkua pariston läpi mallinnettiin Ohmin lailla.
Koko kennon malli perustui huokoisten elektrodien teoriaan, jossa elektrodi kuvataan jatkuvien kiinteän faasin ja liuosfaasien seoksena kiinteän faasin spesifisen pinta-alan ja huokoisuuden avulla.
Aineensiirto elektrolyytissä kuvattiin Nernst-Planck-yhtälöillä ja elektrodikinetiikka Butler-Volmer-yhtälöillä.
Katodilla huomioitiin lisäksi protonien diffuusio mangaanidioksidipartikkelien sisään, ja malli ratkaistiin elementtimenetelmällä käyttäen COMSOL Multiphysics -ohjelmaa.
Mallia parannettiin huomioimalla sinkkihydroksikloridisakan saostuminen, epätasaisesta kontaktista eri kerrosten välillä aiheutuva filmivastus, sekä MnOOH:n disproportionaatio.

Johtokykysimulaatioiden mukaan pariston sisäinen vastus aiheutui pääasiassa anodista ja virrankerääjästä.
Sinkkikloridipariston mallin mukaan katodin parametreilla on suurin vaikutus purkukäyrään, kun taas muut parametrit ovat lähes merkityksettömiä.
Myös elektrolyytin konsentraatiolla ja pH:lla on pieni vaikutus.
Mangaanidioksidipartikkelien koolla on suuri merkitys protonien diffuusion ollessa hidas.
Partikkelikoon kasvaessa kennojännite alenee ja purkuaika lyhenee.
Toisaalta diffuusiokertoimen ollessa suurempi mangaanidioksidipartikkelin koolla ei ole suurta merkitystä.
Katodin huokoisuutta pienennettäessä kennojännite ja purkuaika kasvavat.
Samoin käy, kun katodin paksuutta kasvatetaan.
Elektrolyyttikonsentraation ja pH:n nousu alentaa kennojännitettä ja pidentää purkausaikaa. 2D-simulaatioissa todettiin, että kontaktien sijainnilla ei ole vaikutusta pariston suorituskykyyn.
Pariston sisäistä vastusta voidaan pienentää parantamalla anodin ja virrankerääjän sähkönjohtavuutta.
Anodin parametreilla ei ole vaikutusta, kunhan anodilla on riittävästi sinkkiä.
Suurin vaikutus pariston suorituskykyyn on katodilla.
Paristoa voidaan parantaa pienentämällä mangaanidioksidipartikkelien kokoa sekä katodin huokoisuutta.
ED:2009-10-29
INSSI record number: 38536
+ add basket
« previous | next »
INSSI