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Hierarchical Modeling of Solid Oxide Cells: From micro-kinetics to 3-D stacks

Banerjee, Aayan

Abstract:
In dieser Arbeit wurde ein physikalisches Mehrskalen-Kontinuum-Modell zur Untersuchung von Feststoffoxidzellen (Solide Oxide Cells, SOCs), welche chemische in elektrische Energie oder umgekehrt umwandeln können, entwickelt und detailliert untersucht. Zur Beschreibung von Feststoffoxidzellen sind eine Vielzahl unterschiedlicher chemischer und physikalischer Prozesse in verschiedenen Größenordnungen zu berücksichtigen: von einzelnen Partikeln bis zur Kombination von mehreren Zellen zu sog. Stacks („Stapel“). Um die Leistungs- und Lebensdauerbeschränkungen solcher Zellen aufzudecken, wird eine hierarchische Multiskalen-Herangehensweise benötigt, die die chemischen Reaktionen im Nanometer-Bereich, die Transportphänomene im MikrometerBereich für eine einzelne Zelle bzw. ... mehr

Abstract (englisch):
The development of a multi-physics continuum model to investigate the operation of solid oxide cells converting chemical to electrical energy and vice-versa has been detailed in this study. Solid oxide cells are complex devices involving a myriad of physical and chemical phenomena on multiple scales: from single particles to stacks of multiple cells. Consequently, to identify the bottleneck in performance and lifetime, a multi-scale hierarchical approach is necessary to couple detailed reaction chemistry at the nanometer scale with bulk transport at the micrometer scale for a single cell and millimeter-meter scale for a cell stack. ... mehr

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Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000086355
Veröffentlicht am 09.10.2018
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Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP)
Publikationstyp Hochschulschrift
Jahr 2018
Sprache Englisch
Identifikator urn:nbn:de:swb:90-863552
KITopen-ID: 1000086355
Verlag KIT, Karlsruhe
Umfang XII, 103 S.
Abschlussart Dissertation
Fakultät Fakultät für Chemieingenieurwesen und Verfahrenstechnik (CIW)
Institut Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP)
Prüfungsdatum 05.10.2018
Referent/Betreuer Prof. O. Deutschmann
Schlagworte modeling, multi-physics, multi-scale, solid oxide fuel cell, electrolysis, transients, stacks, elementary kinetics, ORR, Ni-YSZ, LSM-YSZ
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