نام پژوهشگر: نیلوفر کامیاب

مدل سازی و شبیه سازی دوبعدی واکنش های الکتروشیمیایی سیستم های باتری
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی - دانشکده مهندسی مکانیک 1393
  نیلوفر کامیاب   فرشاد ترابی

شبیه سازی و مدل سازی ریاضی سیستم های باتری به عنوان یک راهکار کلیدی در کشف و ارتقا عملکرد آن ها، از موضوعات مورد علاقه ی محققان این زمینه است. با وجود اهمیت باتری های روی--اکسیدنقره در صنایع مختلف، اکثر تحقیقات انجام شده برای بررسی فرآیندهای الکتروشیمیایی آن ها، بر مبنای تست ها و داده های تجربی است و تحلیل و شبیه سازی ریاضی آن ها از طریق حل معادلات حاکم، کمتر مورد توجه قرار گرفته است. شبیه سازی دوبعدی واکنش های الکتروشیمیایی سیستم های باتری، از طریق تولید یک مدل همگن و پیوسته ی منطبق با هندسه آن ها، در این رساله به عنوان هدف اصلی در نظر گرفته شده است. این مدل که بر اساس اصول حاکم بر دانش دینامیک سیالات محاسباتی cfd و از طریق کدنویسی در محیط برنامه نویسی زبان++c تولید شده است، شامل معادلات حاکم بر فیزیک و شیمی باتری ها است و آن ها را در تمامی نواحی یک باتری نظیر الکترودها و سپراتور به طور یکپارچه و هم زمان حل می کند. با انتخاب باتری های روی اکسیدنقره به منظور بررسی و تحلیل، معادلات حاکم بر آن ها توسط این مدل به طور هم زمان برای یافتن مجهولاتی نظیر پتانسیل الکترودها، پتانسیل الکترولیت و غلظت الکترولیت در زمان های مختلف در حین دشارژ باتری، در حالت دوبعدی حل شده است. مزیت اصلی مدل ارائه شده این است که مستقل از نوع باتری، قادر به شبیه سازی و تحلیل رفتار یک باتری است. همچنین از آنجا که معادلات حاکم بر باتری ها غیرخطی، به شدت مرتبط با یکدیگر و دارای شرایط مرزی متفاوت با هم هستند، مدل فعلی قابلیت بالایی در حل تعداد نامحدود دسته معادله با شرایط مذکور به صورت همزمان دارد. به منظور صحه گذاری و اعتبارسنجی نتایج حاصل از مدل سازی دوبعدی، بررسی نتایج آن در دو مرحله صورت گرفته است. ابتدا نتایج اولیه ی مدل حاضر با نتایجی که از تست های تجربی برای این دسته از باتری ها موجود است، مقایسه شده است و از این طریق صحت مدل تولیدی تأیید شده است. در مرحله دوم به بررسی نتایج شبیه سازی در حالت دوبعدی پرداخته شده است و تمایز آن ها با نتایج یک بعدی و اثرات صرف نظر کردن از ارتفاع سل در شبیه سازی تفسیر شده است.