Scriptiebank overzicht

Deze masterscriptie beschrijft de ontwikkeling en validatie van een Computational
Fluid Dynamics-model voor adiabatische en diabatisch twee-fasenstroming in een mi-
crokanaal, met focus op toepassingen in Microkanaal-Warmtewisselaars voor Small
Modular Reactors. De Euleriaans–Euleriaanse methode werd toegepast en meerdere
interfaciale krachten en warmteoverdrachtsmodellen werden getest op toepasbaarheid
binnen experimentele configuraties. Een modulaire strategie werd gevolgd, van een
adiabatisch basismodel (verticale kleine kanaal), tot een verfijnd adiabatisch model
(horizontaal microkanaal), naar een volledig kookmodel (verticaal microkanaal). De
eerste twee modellen toonden sterke overeenkomst met experimentele data voor vol-
umefracties, snelheidsprofielen, stromingsregimes en drukverliezen. Voor horizontale
stroming vormde het gebrek aan gedetailleerde data en geschikte submodellen echter
een beperking. De kooksimulaties voorspelden drukverliezen en wandoververhitting
correct, maar toonden gevoeligheid voor de stabiliteit van de vloeistoffilm aan de wand.
De modellen vormen een degelijke basis voor thermo-hydraulisch gedrag in annulair
regime, maar zijn beperkt bij extremere condities. Toekomstig werk moet zich richten
op horizontale data en robuustere krachtmodellen voor bredere stromingsregimes.

Lithium-ion batterijen spelen een belangrijke rol in de wereldwijde verschuiving weg van traditionele fossiele brandstoftechnologieën naar meer duurzame oplossingen voor energieproductie en -opslag. Echter, met de toenemende vraag naar Li-ion batterijen neemt ook de afhankelijkheid van kritieke grondstoffen, waaronder kobalt, toe. Een mogelijke oplossing ligt in de ontwikkeling van kobaltvrije elektroden, wat de afhankelijkheid van schaarse hulpbronnen zou kunnen verminderen. Deze masterthesis richt zich op het bestuderen van de volgende generatie LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) spinel positieve elektroden. Om het optimale ontwerp van Li-ion batterijen met deze LNMO positieve elektrode te modelleren, is het belangrijk om betrouwbare en kwantitatieve waarden te verkrijgen voor onder andere de lithium-ion diffusiecoëfficiënt. Het hoofddoel van deze thesis is daarom het ontwikkelen van een robuust begrip van de evolutie van de lithiumdiffusiecoëfficiënt in dunne film LNMO-elektroden door middel van diverse experimentele benaderingen. Doordat de elektrode een dunne film is in plaats van een composiet, kan een systeem worden gemodelleerd waarin andere componenten zoals bindmiddelen en geleidende toevoegingen worden vermeden. De technieken die worden gebruikt om de diffusiecoëfficiënt te bepalen zijn GITT, PITT en ICI. Met deze technieken kan de evolutie van de diffusiecoëfficiënt als functie van de spanning worden bepaald. De drie technieken resulteren in diffusiviteiten die qua grootteorde verschillen, maar dezelfde trends laten zien. Voor respectievelijk ICI, PITT en GITT worden diffusiecoëfficiënten gevonden die variëren van 10−9 tot 10−13 cm²/s, 10−11 tot 10−13 cm²/s en 10−13 tot 10−15 cm²/s. Door de verschillende technieken te vergelijken, wordt geconcludeerd dat PITT het meest betrouwbaar is om de diffusiecoëfficiënt te bepalen voor dunne film LNMO-elektroden, vooral in het hoge spanningsgebied. Bovendien wordt ook de impact van de dikte van de dunne filmelektrode onderzocht. Dit toonde een gedragsverandering vanaf een dikte van 200 nm.

De black-box synthese van epoxide-gebaseerde dunne film composiet membranen kon beter bergrepen worden door uitgebreide karakterisatie van membranen die werden gesynthetiseerd met strategisch uitgekozen tertiaire amine initiatoren. Zo werden belangrijke initiator eigenschappen duidelijk, alsook welke stappen in de synthese het belangrijkste zijn om zout selectieve membranen te vormen.

Energyville verricht onderzoek op het gebied van dunne-film fotovoltaïsche cellen, waarbij Copper
Indium Gallium Selenide (CIGS) één van de huidige onderwerpen is. Indiumtinoxide (ITO) en
zinkoxide (ZnO) films, de toplagen van CIGS-zonnecellen, werden gedeponeerd met een lineair
RF-sputtersysteem. Dit werd gedaan om de geleidbaarheid en de transmissie van deze vensterlagen te optimaliseren en de schade aan de onderliggende lagen, geïnduceerd door het sputteren, te verminderen.

In deze thesis wordt een proces geoptimaliseerd om dunne films af te zetten van een ultraporeus materiaal en wordt het potentieel van deze films voor snelle, selectieve en sensitieve sensoren bestudeerd.

In deze thesis is een aluminium dunne film 'Superconducting QUantum Interference Device' ontworpen en gefabriceerd. Het effect van het geleidelijk afbreken van de weak links met electromigratie op de eigenschappen van de SQUID is experimenteel gemeten.

Van koffiefilters tot waterzuiveringDe wekker gaat af. Je staat op, loopt de trap af en zet op de ouderwetse manier een kop koffie: koffiepoeder in het filterzakje, warm water erover, even wachten en tadaaa daar is die lekkere kop koffie. Zonder het te weten heb je net gebruik gemaakt van een veelbelovende tak van de wetenschap: membraantechnologie. Een chemisch membraan kan gezien worden als een filter: een stof gaat erdoor (water) en een ander wordt tegen gehouden (koffiepoeder).

Batterijen van de toekomst met elektroden op nanoschaalMeer dan 1 miljard. Dat is het antwoord op de vraag hoeveel gemotoriseerde voertuigen momenteel in gebruik zijn wereldwijd. Bovendien ligt het aantal voertuigen per duizend inwoners in China en India momenteel gevoelig lager dan gemiddeld, maar zijn beide landen aan een inhaalbeweging gestart. Men kan dan ook verwachten dat het globale cijfer de komende decennia aanzienlijk zal toenemen. In een wereld waar men fossiele brandstoffen tracht te vervangen, bieden elektrische voertuigen een ideaal alternatief.