Objektorientierte Modellierung und Simulation von Randbedingungen bei Elektrodenprozessen in der molekularen Elektrochemie

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dc.contributor.advisor Speiser, Bernd (Prof. Dr.)
dc.contributor.author Dobretzberger, Steffi
dc.date.accessioned 2015-09-25T08:15:02Z
dc.date.available 2015-09-25T08:15:02Z
dc.date.issued 2015
dc.identifier.other 445794879 de_DE
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10900/65070
dc.identifier.uri http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:21-dspace-650706 de_DE
dc.identifier.uri http://dx.doi.org/10.15496/publikation-6490
dc.description.abstract Die vorliegende Doktorarbeit beschreibt die Verallgemeinerung von Randbedingungen bei numerischen Simulationen von Reaktions-Diffusions-Prozessen in elektroanalytischen Zellen. Der Schwerpunkt liegt auf der Modellierung von heterogenen "Volumenelektronentransfers" im Gleichgewicht durch die Nernst-Gleichung und eine Massenflussbilanz-Gleichung. Die Modellierung wird auch für komplexe elektrochemische Reaktionsmechanismen – bestehend aus gekoppelten Elektronentransfers und Adsorptionsprozessen – beschrieben. Neben den durch den Mechanismus vorgegebenen Randbedingungen werden auch solche für elektro-inaktive Spezies und Nicht-Elektrodenränder untersucht. Die numerische Simulation der Modellgleichungen erfolgt mit Hilfe eines voll-adaptiven Algorithmus. Dieser setzt sich aus Rosenbrock-Methoden für die Zeitintegration und einer adaptiven Finite-Elemente-Methode für die Ortsdiskretisierung zusammen. Die Nernst-Gleichung wird mit Hilfe von Lagrange-Multiplikatoren in die Finite-Elemente-Methode eingebracht. Neben den theoretischen Betrachtungen wird sowohl für die Modellierungs- als auch die Simulationskomponente das objekt-orientierte Design diskutiert. Abschließend wird die Gültigkeit der vorgestellten Konzepte anhand von Testsimulationen nachgewiesen. de_DE
dc.description.abstract The present thesis describes the generalisation of boundary conditions in numerical simulations of reaction-diffusion processes within electroanalytical cells. The main focus is the modelling of heterogeneous "volume electron transfers" in equilibrium with the Nernst-equation and a mass balance equation, which is also specified for complex electrochemical reaction mechanisms – consisting of coupled electron transfers and adsorption processes. Besides boundary conditions which are described by the reaction mechanism, also those of electroinactive species and at non-electrode boundaries are examined. The numerical simulation of the model equations was carried out with a fully adaptive algorithm. It consists of Rosenbrock methods for time and an adaptive finite element method for space integration. The Nernst equation is imposed on the finite element method by Lagrange multipliers. Besides the theoretical considerations the object-oriented design of both the modelling and the simulation components are described. Finally the concepts presented are validated by test simulations. en
dc.language.iso de de_DE
dc.publisher Universität Tübingen de_DE
dc.rights ubt-podok de_DE
dc.rights.uri http://tobias-lib.uni-tuebingen.de/doku/lic_mit_pod.php?la=de de_DE
dc.rights.uri http://tobias-lib.uni-tuebingen.de/doku/lic_mit_pod.php?la=en en
dc.subject.classification Simulation , Elektrochemie de_DE
dc.subject.ddc 004 de_DE
dc.subject.other Lagrange-Multiplikator de_DE
dc.subject.other Nernst-Gleichung de_DE
dc.subject.other Randbedingung de_DE
dc.subject.other boundary condition en
dc.subject.other Nernst equation en
dc.subject.other Lagrange multiplier en
dc.title Objektorientierte Modellierung und Simulation von Randbedingungen bei Elektrodenprozessen in der molekularen Elektrochemie de_DE
dc.type Dissertation de_DE
dcterms.dateAccepted 2015-08-12
utue.publikation.fachbereich Informatik de_DE
utue.publikation.fakultaet 7 Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät de_DE
utue.publikation.fakultaet 7 Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät de_DE

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