MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017357694
■00520260202103547
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798280715677
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32041388
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a519
■1001  ▼aEmanuel,  Michael  Steven.▼0(orcid)0009-0009-1900-673X
■24510▼aSimulation  and  Analysis  of  Electrochemical  Systems
■260    ▼a[Sl]▼bHarvard  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a271  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-12,  Section:  B.
■500    ▼aIncludes  supplementary  digital  materials.
■500    ▼aAdvisor:  Rycroft,  Chris  H.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Harvard  University,  2025.
■520    ▼aPorous  electrodes  are  essential  components  in  redox  flow  batteries,  a  promising  technology  for  long  duration,  grid-scale  energy  storage,  which  will  be  a  vital  part  of  the  clean  energy  transition.  Carbon  capture  and  storage  (CCS)  can  mitigate  and  eventually  reverse  global  warming.  In  this  thesis  I  present  four  works,  in  which  a  porous  electrode  and  a  CCS  system  are  each  subject  to  one  simulation  and  one  analysis.  First,  I  show  a  3D  digital  twin  for  porous  electrodes  that  uses  direct  numerical  solution  of  the  governing  Navier-Stokes  and  Nernst-Plank  equations  for  incompressible  flow  and  electrochemical  mass  transport  with  Butler-Volmer  reaction  kinetics.  Our  performant,  open  source  code  handles  systems  approaching  a  billion  cells  at  1.25  μm  resolution  on  a  single  workstation,  and  will  scale  well  on  modern  scientific  supercomputers.  This  work  also  includes  a  novel  reformulation  of  the  steady  state  concentration  problem,  and  introduces  a  figure  of  merit,  the  mass-transport  limiting  utilization  of  an  electrode  Umt.  Second,  I  simulate  the  steady  state  concentrations  in  an  electrochemical  acid-base  generator  that  was  experimentally  characterized  by  my  collaborators  and  is  suitable  for  CCS.  Third,  I  solve  for  the  equilibrium  concentrations  in  another  experimental  CCS  system,  in  which  aqueous  quinones  capture  CO2  via  both  pH-swing  and  nucleophilicity  swing  mechanisms.  Finally,  I  perform  an  elaborate  nonlinear  iterative  calibration  to  measure  the  state  of  charge  of  an  operating  porous  electrode  given  experimental  image  intensity  and  electrochemical  data  obtained  by  fluorescence  microscopy.
■590    ▼aSchool  code:  0084.
■650  4▼aApplied  mathematics
■650  4▼aComputational  physics
■650  4▼aChemical  engineering
■650  4▼aPhysical  chemistry
■653    ▼aButler-Volmer  equation
■653    ▼aDigital  twin
■653    ▼aNavier-Stokes  equation
■653    ▼aNernst-Planck  equation
■653    ▼aPorous  electrode
■653    ▼aRedox  flow  battery
■690    ▼a0364
■690    ▼a0216
■690    ▼a0542
■690    ▼a0494
■71020▼aHarvard  University▼bEngineering  and  Applied  Sciences  -  Applied  Math.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-12B.
■790    ▼a0084
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17357694▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books