Simulation von Partikelströmungen mittels der Kopplung von Computational-Fluid-Dynamics (CFD) und Diskrete-Elemente-Methode (DEM) für die Li-Ion Batterien-Recycling-Kette

Durch den steigenden Bedarf von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) in vielen Anwendungsgebieten, wie in der Elektro-Mobilität, der stationären Energiespeicher und weiteren mobilen Elektronikanwendungen, steigt ebenfalls der Bedarf der Ressourcen für deren Produktion. Im Hinsicht auf endlichen Ressourcen und einer Kreislaufwirtschaft nimmt das Recyceln von LIB eine zentrale Rolle ein. Deshalb findet u.a. in Recycling-Prozessketten von LIB eine thermische Behandlung des Schredderguts (auch genannt Schwarzmasse/Blackmass) Anwendung. Daher ist das Verständnis des Verhaltens des Schredderguts von zentraler Bedeutung für die Optimierung der Effizienz und Effektivität der Prozesse.

Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht der Einsatz von CFD+DEM (Computational Fluid Dynamics) + (Diskrete-Elemente-Methode) zur Berechnung der Partikelbewegung und derer Temperaturen in einem Drehrohrofen, welches einen typischen Recyclingprozess darstellt. Der Schwerpunkt liegt auf dem Verständnis des Verhaltens von Partikeln unter verschiedenen Bedingungen, wie z. B. unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten, Temperaturen und weiteren einstellbaren Prozessparametern.

Die Arbeit umfasst sowohl theoretische als auch experimentelle Komponenten, wobei die experimentellen Messungen u. a. an einem Drehrohrofen zur Validierung der Simulationen herangezogen werden. Ihnen wird die Möglichkeit gestellt, Experimente in unserem Institut durchzuführen und sich in wissenschaftlich wertvoller Open-Source Simulationssoftware einzuarbeiten.

Idealerweise haben Sie einen Hintergrund in Maschinenbau, Materialwissenschaften oder einem verwandten Bereich mit einem starken Interesse an CFD, DEM und Recyclingprozessen. Erfahrungen mit Programmier- und Simulationssoftware sind ebenfalls sehr wünschenswert.
 

Informationen zur Arbeit

Art der Arbeit: Masterarbeit
Beginn der Arbeit: sofort, nach Absprache
Arbeitsweise: experimentell und theoretisch
Arbeitsort: IEVB
Ansprechpartner: Christian Nobis
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