El presente proyecto de investigación propone llevar a cabo un estudio numérico de los fenómenos de transporte presentes en el reciente desarrollo tecnológico de baterías de metal líquido, en las que tanto el electrolito como los electrodos se encuentran en un estado líquido por lo que se tienen tres capas estratificadas de líquidos eléctricamente conductores. Durante el proceso de carga/descarga de dichas baterías la corriente eléctrica interactúa con su propio campo magnético, generando una fuerza de Lorentz responsable de generar movimiento en las capas de fluido, además de la generación de calor por efecto Joule. El propósito de esta propuesta es implementar modelos computacionales para profundizar en el conocimiento de los fenómenos magnetohidrodinámicos y de transferencia de calor presentes en las baterías de metal líquido. Éste estudio se realizará mediante la solución numérica de las ecuaciones de la Magnetohidrodinámica y la energía, para lo cual se hará uso del software libre OpenFOAM, desarrollado para una variedad de aplicaciones que van de la dinámica de fluidos a los fenómenos electromagnéticos, volviéndose un candidato ideal para el estudio aquí propuesto. Adicionalmente, se contempla el desarrollo de software propio usando la técnica de volumen finito para configuraciones simples del problema.

En el presente proyecto se contempla modelar numéricamente los fenómenos magnetohidrodinámicos y de transferencia de calor presentes en la nueva tecnología de baterías de metal líquido (BML). La idea es desarrollar un módulo computacional en OpenFOAM que permita simular las geometrías y condiciones de operación reportadas en estudios experimentales relacionados con el desarrollo de BML. En particular, se pretende obtener campos tridimensionales de velocidad, presión, temperatura, densidad de corriente eléctrica inducida como función de la corriente eléctrica inyectada, dichos campos permitirán cuantificar condiciones de operación óptimas, por ejemplo, el calor generado debido a la disipación por efecto Joule o la aparición de recirculaciones de flujo que podrían afectar la estratificación de las capas de fluidos y cortocircuitar la batería. Adicionalmente, al menos en la etapa inicial, se desarrollarán códigos propios basados en la técnica de volumen finito para configuraciones y condiciones simplificadas del problema pero que a su vez permitirán entender resultados de simulaciones tridimensionales como las obtenidas con OpenFOAM. Resultados de los puntos anteriores se verán reflejados en tener concluida o en proceso de redacción una tesis de licenciatura por año, tener enviada al menos una publicación por año en alguna revista indizada en JCR, participación en congresos científicos y en eventos de divulgación de la ciencia.