Αξιολόγηση απόδοσης διάταξης χωρητικού απιονισμού και προοπτικές κλιμάκωσης για
βιομηχανική εφαρμογή

Αποστολίδης, Βασίλειος; Apostolidis, Vasileios

dc.contributor.author	Αποστολίδης, Βασίλειος	el
dc.contributor.author	Apostolidis, Vasileios	en
dc.date.accessioned	2022-03-03T11:12:47Z
dc.date.available	2022-03-03T11:12:47Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54922
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22620
dc.rights	Default License
dc.subject	χωρητικός απιονισμός	el
dc.subject	Αφαλάτωση	el
dc.subject	Καθαρισμός νερού	el
dc.subject	Desalination	en
dc.subject	Water purification	en
dc.subject	Capacitive deionization
dc.title	Αξιολόγηση απόδοσης διάταξης χωρητικού απιονισμού και προοπτικές κλιμάκωσης για βιομηχανική εφαρμογή	el
dc.contributor.department	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών”	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Ηλεκτροχημεία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2012-10-13
heal.abstract	The current thesis elaborated in the context of postgraduate studies participated in IPP “Materials science and technology” and was an attempt at a multifaceted approach to capacitive deionization technology, where the prospect of scaling it up for industrial desalinated water production was examined. Initially, a presentation of water resources data was made, accompanied by a description of the commercially widespread modern desalination methods, their energy efficiency, and the reasons why capacitive deionization is the subject of increasing interest for study and development were presented. This was followed by a brief historical review and description of the mechanism of operation of capacitive deionization. In the context of a comprehensive understanding of the operating mechanisms, a detailed presentation of the construction materials, the geometries, the different technologies and the reactions in the capacitive deionization cells was made. The main theories describing the basic phenomenon of electric double layers - EDLs on which capacitive deionization is based were presented and a simplified dynamic cell model was constructed to describe a batch-mode experiment using the modified Donnnan theory. This was followed by a description of the mass transfer phenomena in capacitive deionization cells and an analysis of the mass transfer mechanisms governing ion transport in a standard cell. In addition, fluid mechanics simulations were performed for various capacitive deionization cell geometries using the COMSOL Myltiphysics® computer tool. There, the effect of the fluid mechanics conditions developed and their effect on the active volume of the cell was examined in order to optimize their rheological operating characteristics. In addition, a complete standardization of performance evaluation of capacitive deionization cell function was performed through a command program built entirely in Python programming environment.	en
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο πλαίσιο των μεταπτυχιακών σπουδών που συμμετείχα στο ΔΠΜΣ «Επιστήμη και τεχνολογία υλικών» και αποτέλεσε μία προσπάθεια πολύπλευρης προσέγγισης της τεχνολογίας του χωρητικού απιονισμού, όπου εξετάστηκε η προοπτική κλιμάκωσης του για βιομηχανική παραγωγή αφαλατωμένου νερού. Αρχικά έγινε μία παρουσίαση δεδομένων των πόρων του νερού συνοδευόμενη από μία περιγραφή των εμπορικά διαδεδομένων σύχρονονων μεθόδων αφαλάτωσης και την ενεργειακή απόδοσή τους και παρουσιάστηκαν οι λόγοι για τους οποίους ο χωρητικός απιονισμός αποτελεί αντικείμενο αυξανόμενου ενδιαφέροντος προς μελέτη και εξέλιξη. Εν συνεχεία, ακολούθησε μία σύντομη ιστορική αναδρομή και περιγραφή του μηχανισμού λειτουργίας του χωρητικού απιονισμού. Στο πλαίσιο ολοκληρωμένης κατανόησης των μηχανισμών λειτουργίας έγινε μία αναλυτική παρουσίαση των υλικών κατασκευής, των γεωμετριών, των διαφορετικών τεχνολογιών και αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα στα κελιά χωρητικού απιονισμού. Παρατέθηκαν οι κύριες θεωρίες που περιγράφουν το βασικό φαινόμενο των ηλεκτρικών διπλοστιβάδων – EDLs στο οποίο βασίζεται ο χωρητικός απιονισμός και κατασκευάστηκε ένα απλοποιημένο δυναμικό μοντέλο κελιού για την περιγραφή ενός batch-mode πειράματος με εφαρμογή της κυρίαρχης θεωρίας modified Donnnan. Ακολούθησε η περιγραφή των φαινομένων μεταφοράς μάζας σε κελιά χωρητικού απιονισμού και έγινε ανάλυση των μηχανισμών μεταφοράς μάζας που διέπουν την μεταφορά των ιόντων σε ένα πρότυπο κελί. Επιπλέον, εκτελέστηκαν προσομοιώσεις ρευστομηχανικής λειτουργίας για ποικίλες γεωμετρίες κελιών χωρητικού απιονισμού με χρήση του υπολογιστικού εργαλείου CΟΜSOL Multiphysics®. Εκεί εξετάστηκε η επίδραση των ρευστομηχανικών συνθηκών που αναπτύσσονται σε αυτά και η επίδρασή τους στον ενεργό όγκο του κελιού με γνώμονα την βελτιστοποίηση των ρεολογικών χαρακτηριστικών λειτουργίας του. Επιπροσθέτως, έγινε μία ολοκληρωμένη προτυποποίηση αξιολόγησης απόδοσης λειτουργίας κελιού χωρητικού απιονισμού μέσω προγράμματος εντολών που κατασκευάστηκε εξ’ ολοκλήρου σε προγραμματιστικό περιβάλλον Python.	el
heal.advisorName	Χαριτίδης, Κωσταντίνος	el
heal.advisorName	Ζουμπουλάκης, Λουκάς	el
heal.committeeMemberName	Χαριτίδης, Κωσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Ζουμπουλάκης, Λουκάς	el
heal.committeeMemberName	Κυρίτσης, Απόστολος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	101 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false