Instabilitäten in Flüssigmetallbatterien
Strömungsmechanische Instabilitäten können von großem Nutzen für Flüssigmetallbatterien sein. Eine leichte Durchmischung der Zelle kann den Stofftransport und damit den Wirkungsgrad der Zellen entscheidend verbessern. Andererseits müssen starke Strömungen vermieden werden, um ein sicheres Funktionieren der Batterie zu gewährleisten. Am HZDR werden in diesem Zusammenhang die folgenden Strömungsphänomene in Flüssigmetallbatterien experimentell und numerisch mit Hilfe von OpenFOAM erforscht:
- Tayler Instabilität
- Elektrowirbelströmung
- Thermische Konvektion
- Solutale Konvektion
- Grenzflächeninstabilitäten
Instabilitäten, Simulationen, Experimente
Thermische Effekte in Flüssigmetallbatterien
Thermische Konvektion tritt in Flüssigmetallbatterien vorwiegend in der Anode der Zelle, aber auch in der Elektrolytschicht auf.
Weiterlesen
Elektrowirbelströmung
Elektrowirbelströmung kann immer dann auftreten, wenn die Stromdichteverteilung in einer Flüssigkeit mehrere nicht verschwindenden Komponenten besitzt.
Weiterlesen
Die Tayler Instabilität
Die Tayler Instabilität begrenzt die Skalierbarkeit von Flüssigmetallbatterien und spielt eine wichtige Rolle in der Astrophysik.
Weiterlesen
Grenzflächeninstabilitäten
Langwellige Oberflächeninstabilitäten begrenzen die mögliche Elektrolytschichtdicke und den zulässigen Strom bei Aluminium-Reduktionszellen und Flüssigmetallbatterien.
Weiterlesen
Numerische Simulation von Flüssigmetallbatterien
Numerische Simulation erlaubt eine schnelle und kostengünstige Untersuchung des Betriebsverhaltens von Flüssigmetallbatterien.
Weiterlesen
Experimentelle Untersuchung von kreisförmig angeregten Grenzflächenwellen in Zwei- und Drei-Schicht-Systemen
Grenzflächeninstabilitäten spielen eine tragende Rolle im Themenbereich der Magnetohydrodynamik. Diese Instabilität ist auf die komplexen Wechselwirkungen zwischen starken Strömen und externen magnetischen Feldern zurückzuführen.
Weiterlesen
Solutale Konvektion
Solutale Konvektion tritt beim Laden von Flüssigmetallbatterien auf, und verbessert den Stofftransport erheblich.
Weiterlesen
Lokale Kurzschlüsse in Flüssigmetallbatterien
Lokale Kurzschlüsse treten in Flüssigmetallbatterien aus verschiedenen Gründen auf, und wurden bereits experimentell beobachtet.
Weiterlesen