Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Mathematical modelling of vanadium redox batteries
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Materials Science and Engineering.
(English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Modelagem matemática de baterias redox de vanádio (Portuguese)
Abstract [en]

Mathematical modelling using differential equations is an important tool to predict the behaviorof vanadium redox batteries, since it may contribute to improve the device performance and leadto a better understanding of the principles of its operation. Modelling can be complementedby asymptotic analysis as a mean to promote reductions or simplifications that make modelsless complex. Such simplifications are useful in this context, whereas these models usuallyaddresses one cell only – the smallest operating unit – while real applications demand tensor hundreds cells implying on larger computational requirements. In this research, severaloptions for asymptotic reductions were investigated and, applied to different models, were ableto speed up the processing time in 2.46× or reduce the memory requirements up to 11.39%. Thecomputational simulations were executed by COMSOL Multiphysics v.4.4, also by in-housecode developed in MATLAB. The validation of results was done by comparing it to experimentalresults available in literature. Additionally, correlating the results provided by COMSOL withthe ones arising from the implemented sub-routines allowed to validate the developed algorithm.Key-words:

Abstract [pt]

A modelagem matemática por meio de equações diferenciais é uma importante ferramenta paraprever o comportamento de baterias redox de vanádio, pois ela pode contribuir para o aperfeiçoamentodo produto e melhor entendimento dos princípios da sua operação. Os estudos demodelagem podem ser aliados à análise assintótica no intuito de promover reduções ou simplificaçõesque tornem os modelos menos complexos, isso é feito a partir da observação da importânciaque cada termo exerce sobre as equações. Tais simplificações são úteis neste contexto, visto queos modelos geralmente abordam uma célula apenas - a menor unidade operacional da bateria- enquanto aplicações reais exigem o uso de dezenas ou centenas delas implicando em umamaximização do uso de recursos computacionais. Neste trabalho, foram investigadas múltiplasformas de reduções assintóticas que empregadas na construção dos modelos puderam acelerar otempo de processamento em até 2,46 vezes ou reduzir os requisitos de memória principal em até11,39%. As simulações computacionais foram executadas pelo software COMSOL Multiphysicsv. 4.4, e também por scripts desenvolvidos em ambiente de programação MATLAB. A validaçãodos resultados foi feita comparando-os a dados experimentais presentes na literatura. Talabordagem permitiu também validar as rotinas implementadas para a simulação dos modeloscomparando suas soluções com aquelas providas pelo COMSOL.

Keyword [en]
mathematical modelling, asymptotic reduction, vanadium redox batteries
Keyword [pt]
modelagem matemática, redução assintótica, baterias redox de vanádio
National Category
Other Materials Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-180539OAI: oai:DiVA.org:kth-180539DiVA: diva2:895190
Subject / course
Materials Processing
Educational program
Master of Science in Engineering - Materials Design and Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-01-18 Created: 2016-01-18 Last updated: 2016-01-18Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1067 kB)331 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1067 kBChecksum SHA-512
f4b24eef6623e54067b0e06236ed736785a2683ea161dccea716996d6dc7ba042b5512e4851b786da50858d89b9a0234d7bdb2051451f2edf21c93bd6d5afd27
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Materials Science and Engineering
Other Materials Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 331 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 206 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf