Projektbeschreibung
Neuer Rahmen für Metall-Luft-Batterien mit optimierten porösen Elektroden
Bei der Integration von Redox-Flow-Batterien mit Metall-Luft-Batterien entstehen hybride Metall-Luft-Redox-Flow-Batterien, die für eine kostengünstige Energiespeicherung geeignet sein könnten, wenn Effizienzprobleme gelöst werden. Poröse Elektroden haben in diesen Systemen erheblichen Einfluss auf die Leistung, da sie die Thermodynamik, Kinetik und den Transport verändern. Unterstützt über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen wird im Projekt TOPESMASH ein rechnergestützter Rahmen für Metall-Luft-Redox-Flow-Batterien aufgestellt, um die Architektur der porösen Elektroden zu optimieren. Dabei wird ein mehrskaliges Computermodell implementiert, um die Optimierung der Leistung und der elektrochemischen Effizienz zu beschleunigen. Der Fokus liegt auf der Hochskalierung und Herstellbarkeit der optimierten Designs. Dafür werden physik-basierte Hochleistungs-Computermodelle und Methoden des inversen Designs zur Topologieoptimierung von porösen 3D-Elektroden eingesetzt.
Ziel
Redox flow batteries (RFBs) are a class of rechargeable electrochemical systems that are particularly promising for grid-level electricity storage. Integrating the advantages of RFBs with metal-air batteries results in hybrid metal-air RFBs, having great potential to unlock ultra-low-cost energy storage if certain efficiency issues are resolved. In these systems, porous electrodes are performance-defining components affecting the thermodynamics, kinetics, and transport phenomena. This project proposes to develop a computational framework of metal-air RFBs to optimize the architecture (topology, morphology, and microstructure) of the porous electrodes. This proposal is the first to implement a multi-scale computational model of metal-air RFBs for accelerating the optimization of the power and electrochemical efficiency of these systems by considering the up-scaling and manufacturability of the optimized designs. This will be achieved by developing high-performance physics-based computational models of metal-air RFB processes in different length scales and employing them in inverse design methodologies for topology optimization of 3D porous electrodes. The up-scaling and prototyping strategies will be based on triply periodic minimal surface (TPMS) metamaterial design principles that can for the first time produce high-resolution multi-scale and anisotropic designs of the porous electrodes. Prototypes will be produced using stereolithography 3D printing followed by carbonization to assess the performance of the inversely designed electrodes across different operating conditions. Verification, validation, and uncertainty quantification (VVUQ) approaches will be used to examine the validity of the multi-scale models. Moreover, the project considers moving towards the exascale computing paradigm by leveraging proper high-performance computing (HPC) techniques, enabling the models to simulate large-scale RFB systems more accurately in high resolution.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Thermodynamik
- Naturwissenschaften Mathematik reine Mathematik Topologie
- Naturwissenschaften Informatik und Informationswissenschaften Software Anwendungssoftware Simulationssoftware
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Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2023-PF-01
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
5612 AE Eindhoven
Niederlande
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.