This report aims to investigate how fluid-based heat-recovery systems for ventilation can be optimized. A high proportion of existing systems operate at lower efficiency than possible, and thus do not reach their full potential in terms of energy savings. The aim of this report has been to find out why, to identify which parameters affect the efficiency of such systems, and to develop a general methodology for optimization. As a method for execution, a literature study and field experiments were chosen. The results from the literature study showed that dimensioned efficiency, fluid flow in the circuit and degree of contamination of the system were important parameters that greatly affected performance. The field experiments largely confirmed this, but also showed that an implementation of the theoretically optimal fluid flow is not always beneficial to the performance, but higher flow should always be considered. The results also indicated a correlation between the fluid flow and the convective heat-transfer coefficient (U-value) in the heat exchangers. A methodology for optimization is presented in the discussion section. As a suggestion for further research, two possible directions are proposed - the potential of cleaning and the effect of the fluid flow. / Den här rapporten har syftat till att utreda hur vätskekopplade värmeåtervinningssystem för ventilation kan optimeras. En hög andel befintliga system fungerar med lägre verkningsgrad än vad som är möjligt, och uppnår därmed inte sin fulla potential vad gäller energibesparing. Målet med den här rapporten har varit att ta reda på varför, att identifiera vilka parametrar som påverkar dylika systems verkningsgrad, och att ta fram en generell metodik för optimering. Som metod för utförande gjordes först en litteraturstudie och senare fältexperiment som utgick ifrån vad litteraturstudien indikerade. Resultatet från litteraturstudien visade att dimensionerad verkningsgrad, vätskeflödet i kretsen och försmutsningsgrad av systemet var viktiga parametrar som påverkade prestandan i hög grad. Fältexperimenten bekräftade detta till stor del, men visade också att en implementering av det teoretiskt optimala vätskeflödet inte alltid är till gagn för prestandan, utan högre flöde borde alltid övervägas. Resultaten indikerade också en korrelation mellan vätskeflödet och det konvektiva övergångstalet (U-värdet) i värmeväxlarna. En metodik för optimering presenteras i diskussionsavsnittet. Som förslag på vidare forskning föreslås två möjliga inriktningar – rengöringens potential samt vätskeflödets inverkan.

Den pågående elektrifieringen av transport och samhälle kräver utveckling av nya metoder för återvinning av batterier. Hydrometallurgi som fokuserar på selektiv kristallisation av metaller är ett intressant alternativ för dessa ändamål. Dessa system kan studeras genom modellering och simulering. Många matematiska modeller finns tillgängliga för att beskriva de olika involverade processerna i kristallisationen av metaller. Dessa processer inkluderar övermättnad, nukleation, kristalltillväxt och aggregation. Denna rapport sammanställer ett antal av de tillgängliga matematiska modellerna och presenterar ett numeriskt tillvägagångssätt för modellering av den tidsberoende nummerdensiteten av partiklar genom en populationsbalansekvation. Populationsbalansen kan lösas med olika metoder såsom momentmetoden och metoden av viktade residualer. Här löses ekvationen genom diskretisering. Diskretisering av den inre koordinaten i ett flertal längdintervall möjliggör simulering av partikel-storleksfördelningen som en funktion av tid. Det numeriska tillvägagångssättet applicerades på bariumsulfatutfällning i en perfekt blandad satsreaktor och två- och tre-dimensionella T-mixer-system, såväl som en perfekt blandad satsreaktor för förträngningskristallisation av nickelsulfat med groddning. Den simulerade storleksfördelningens placering visade sig ha bra överenstämmelse med experimentell data vid låga Reynolds-tal. Här undersöktes även påverkan av en mängd parametrar såsom diskretisering, aggregation och magnituden av diffusion. Aggregation hade en märkbar inverkan på välblandade system. Inverkan av aggregation i diffusions-kontrollerade system med kort retentionstid var låg. Diffusionsmagnituden hade liten påverkan på den normaliserade distributionen men större på det totala antalet partiklar. / The currently ongoing electrification of society and transport necessitates the development of novel methods for battery recycling. Hydrometallurgy with a focus on selective metal crystallisation is an interesting prospect to these ends. The resource recovery systems of interest can be studied through simulation where many mathematical models are available to describe the varying processes involved. These processes include supersaturation generation, nucleation, growth and aggregation. This work compiles some of these mathematical models and presents a numerical approach for the modelling of the time-dependent particle number density with a population balance equation. The population balance equation can be solved using a variety of different methods such as method of moments and method of weighted residuals. Here, the balance equation was solved by discretisation. Discretising the inner coordinate (crystal length) into a number of length intervals allows for the particle size distribution to be modelled as a function of time for various crystallisation systems. The framework was successfully applied to barium sulphate precipitation in a perfectly mixed batch reactor and two- and three-dimensional T-mixer systems, as well as a seeded perfectly mixed nickel sulphate anti-solvent crystallisation system. The simulated size distribution showed promising similarity to experimental data at low Reynolds number. The influence of a variety of parameters such as aggregation and magnitude of diffusion was investigated. Aggregation had a significant impact on well-mixed systems increasing with retention time. The impact of aggregation on diffusion-controlled systems with low retention time was low. The magnitude of diffusion had little impact on the particle size distribution of the crystal population but a large impact on the total number of crystals.

Återvinning av litiumjonbatterier (LIB) är avgörande på grund av kritiska råmaterialreserver och miljöhänsyn vid kassering. Hydrometallurgisk LIB-återvinning, en framstående industriell teknik, står inför kostnadseffektivitets- och komplexitetsutmaningar. Samtidig kristallisering visar lovande för effektivisering av återvinning genom att extrahera föreningar från förbrukad batterilut med flera komponenter, vilket kräver hög renhet och effektiv kristallseparation. Detta innebär emellertid att man förhindrar oönskade polykristallina partiklar och samkristaller.Kristallisering är vanligt vid LIB-återvinning, men vanligtvis från enkomponentlösningar för att undvika föroreningar. Kärnbildningskontroll, särskilt i flerkomponentlösningar, är fortfarande utmanande, vilket påverkar industriell effektivitet. Sådd, en vanlig kontrollmetod, inducerar ofta oavsiktliga polykristallina partiklar och vätskeinneslutningar, som understuderas på grund av experimentella begränsningar. Microfluidics erbjuder ett värdefullt verktyg för att studera kristallisationskinetik, växla från utrustningsbaserad till prediktiv fysikalisk-kemisk design. Förbättrad blandning och värmeväxling gör den idealisk för kärnbildningsforskning under kristallisation. Denna avhandling fokuserar på avgörande aspekter av samtidig kristallisation. Huvudsyftet är att utveckla en optimerad mikrofluidisk design och simulera mikrofluidikkanalen för att bestämma initiala processparametrar för experiment samt att få det mest förutsägbara området för kristallbildning inom mikrofluidik. Utmaningar i de mikrofluidiska kristallisationssystemen, såsom kanalblockering, som lätt kan uppstå på grund av kristallbildning eller agglomerationer, har tyvärr begränsat de experimentella resultaten. Icke desto mindre kommer denna avhandling att stödja ytterligare experiment med mikrofluidikanordningen under mikroskopi som kommer att hjälpa till att övervinna dessa utmaningar. Arbete med att minska begränsningarna i denna avhandling kan hjälpa till att förstå multikomponentkristallisationen i realtid och faktiskt den nödvändiga uppställningen och infrastrukturen för mikrofluidikexperiment och i förlängningen bidra till att minska de hydrometallurgiska stegen i komplex metallåtervinning. Därför bidrar det till att främja områdena batteriåtervinning, mikrofluidik och samtidig kristallisering. / Recycling lithium-ion batteries (LIB) is essential due to critical raw material reserves and environmental concerns during disposal. Hydrometallurgical LIB recycling, a prominent industrial technology, faces cost-efficiency and complexity challenges. Simultaneous crystallization shows promise for streamlining recycling by extracting compounds from multicomponent spent battery liquor, demanding high purity and effective crystal separation. However, this entails preventing unwanted polycrystalline particles and cocrystals. Crystallization is common in LIB recycling, but usually from single-component solutions to avoid impurities. Nucleation control, especially in multicomponent solutions, remains challenging, affecting industrial efficiency. Seeding, a common control method, often induces unintended polycrystalline particles and fluid inclusions, which are understudied due to experimental limitations. Microfluidics offers a valuable tool for studying crystallization kinetics, shifting from equipment-based to predictive physical-chemical design. Enhanced mixing and heat exchange make it ideal for nucleation research during crystallization. This thesis focuses on crucial aspects of simultaneous crystallization. The main objective is to develop an optimized microfluidic design and simulate the microfluidic channel to determine initial process parameters for experimentation as well as to get the most predictable region of crystal formation within microfluidics. Challenges in the microfluidic crystallization systems, such as channel blockage, which can easily occur due to crystal formation or agglomerations, have unfortunately limited the experimental results. Nonetheless, this thesis will support the further experimentation of the microfluidics device under microscopy which will help to overcome these challenges. Work on reducing the limitations of this thesis can assist in understanding the multicomponent crystallization in real-time and indeed, the necessary setup and infrastructure for microfluidics experiments and in the long run help reduce the hydrometallurgical steps in complex metal recycling. Hence, it contributes to advancing the fields of battery recycling, microfluidics, and simultaneous crystallization.

I Sverige läggs stort fokus på omställningen till ett hållbart och klimatneutralt samhälle, där avkarbonisering och elektrifiering av transportsektorn anses avgörande för att minska utsläpp av växthusgaser. En storskalig batteriproduktion i Sverige och i Europa medför nya problem kring hållbarhetsaspekter gällande utvinning av råvara som exempelvis litium, kobolt och nickel. Men även andra problem gällande avfallshanteringen av litiumjonbatterier. Återvinning och återbruk av litiumjonbatterier anses vara en viktig del i strävan mot en cirkulär batteriproduktion. Dock finns svårigheter med implementering av dessa processer på en storskalig marknad gällande ekonomiska, miljömässiga och tekniska aspekter. Syftet med arbetet är att kartlägga för- och nackdelar med återbruk av littiumjonbatterier i kontrast till återvinning av littiumjonbatterier som nått sitt förbruknings- (EoL - End of Life) tillstånd och identifiera viktiga aktörer för marknadsutökning av både återbruk och återvinning av litiumjonbatterier. En litteraturstudie gjordes tillsammans med en intervju med företaget Vattenfall. Genom detta identifierades ekonomiska, tekniska och miljömässiga aspekter gällande återvinning och återbruk av litiumjonbatterier.   Resultatet av rapporten visar att smarta automatiserade dataanalyser (smarta algoritmer som självständigt kan sortera olika typer av batterier, fatta beslut om batteriernas tillstånd och genom användning av sensorer kan mäta och kontrollera temperaturförändringar) krävs för att göra batteriåtervinning och återbruk effektivare, säkrare och mer ekonomiskt lönsamt.  Återbruk av litiumjonbatterier förlänger batteriets livslängd där metaller knyts till batterier under en längre tid och kan hjälpa till att minska flaskhalsproblematiken gällande ohållbar metallutvinning. Återbruk kan vara bättre än återvinning ur miljösynpunkt i exempelvis energilagringsapplikationer kopplade till förnybar energiproduktion. Litiumjonbatteriet står för en stor del av elbilens miljöpåverkan. Återbruk av elbilsbatterier i diverse applikationer kan därför göra att elbilens miljöpåverkan minskar då batteriets miljöpåverkan inte bara knyts till elbilen. Idag anses återvinning mer ekonomiskt lönsam och det finns fler aktörer och ekonomiska incitament för att stärka batteriåtervinning än för batteriåterbruk. / Sweden places a lot of focus on the transition to a sustainable and climate-neutral society, where decarbonisation and electrification of the transport sector are considered crucial to reducing emissions of GHG (greenhouse gas). Large-scale battery production in Sweden and in Europe brings new problems regarding waste management and the demand for raw materials used in the manufacturing of lithium-ion batteries. Recycling and reuse of lithium-ion batteries could be an important part of the effort towards a circular battery production chain. However, there are difficulties in implementing these on a large-scale market when it comes to financial, environmental and technical points of view. The purpose of this report is to map the pros and cons of reusing lithium-ion batteries in contrast to recycling the lithium-ion batteries that have reached their EoL (End of Life) and to identify important actors for both methods. A literature study was made as well as an interview with the company Vattenfall. Through this, economical, technical and environmental aspects regarding recycling and reuse of lithium-ion batteries were identified.  The results of the report show that automated data analysis (smart algorithms that can independently sort different types of batteries) is required to make battery recycling and second-life batteries more efficient, safer and more economically viable. The reuse of lithium-ion batteries has the possibility of extending the battery's lifetime and the metal usage and thereby reducing the bottleneck problem regarding unsustainable metal extraction. Second-life applications of LIBs can be better than recycling from an environmental point of view in, for example, energy storage applications linked to an increase in renewable energy. Reusing electric car batteries in other applications can reduce the electric car's environmental impact from a life cycle perspective. Today, there are more financial incentives to strengthen battery recycling than battery reuse.

The increasing adoption of electric vehicles (EVs) brings forth the challenge of effectively managing the second-life and end-of-life cycles for lithium-ion batteries. Augmented Reality (AR) offers a promising solution to sustainably and efficiently dismantle these batteries. This thesis explores the development and evaluation of an AR mobile app specifically designed for guiding the dismantling process of a Volkswagen (VW) ID.4 lithium-ion EV battery. Subsequently, a detailed end-to-end development pipeline is presented, spanning from identifying the correct dismantling steps and building complete 3D reconstructions of the ID.4 battery using photogrammetry and CAD or 3D modelling, to creating an AR mobile application in Unity with the help of Vuforia allowing users to visualize the disassembly steps through an interactive guide. Tracking recognition testing results for each model indicates that simpler models exhibit a higher chance of producing false positives, while composite models have a greater minimum recognition distance compared to the faithfulto-real-life one-piece counterparts. User testing is conducted using a hybrid approach, combining a Figma prototype with video recordings to replicate the app’s behavior in a safe environment, without the physical presence of a high voltage battery. Results show positive user feedback, demonstrating the app’s usability and effectiveness in guiding the dismantling process. Furthermore, the thesis evaluates the app’s performance through the System Usability Scale (SUS) and the Technology Acceptance Model. The obtained SUS score of 80 (Grade B - Good) indicates favorable usability, while the Technology Acceptance Model provides insights into potential users’ perceptions. / Den ökande användningen av elektriska fordon (EV) frambringar utmaningen att effektivt hantera andra livscykler och slutlivscykler för litiumjonbatterier. För att hållbart och effektivt demontera dessa batterier erbjuder Augmented Reality (AR) en lovande lösning. Denna uppsats utforskar utvecklingen och utvärderingen av en AR-mobilapplikation som specifikt är utformad för att guida demonteringsprocessen av ett Volkswagen (VW) ID.4 litiumjon EVbatteri. Därefter presenteras en detaljerad genomgående utvecklingsprocess, som sträcker sig från att identifiera korrekta demonteringssteg och skapa kompletta 3D-rekonstruktioner av ID.4-batteriet med hjälp av fotogrammetri och CAD eller 3D-modellering, till att skapa en AR-mobilapplikation i Unity med hjälp av Vuforia, som tillåter användare att visualisera demonteringsstegen genom en interaktiv guide. Resultaten bättre identifieringstester för varje modell indikerar att enklare modeller har större chans att producera falska positiva resultat, medan komplexa modeller har större minsta igenkänningsavstånd jämfört med helhetsmodeller som är trogna verkligheten. Användartester genomförs med hjälp av en hybridmetod som kombinerar en Figma-prototyp med videoinspelningar för att återskapa appens beteende i en säker miljö, utan att behöva ha ett högspänningsbatteri fysiskt närvarande. Resultaten visar positivt användarfeedback och bekräftar appens användarvänlighet och effektivitet vid guidning av demonteringsprocessen. Uppsatsen utvärderar också appens prestanda genom System Usability Scale (SUS) och Technology Acceptance Model. Den erhållna SUS-poängen på 80 (Betyg B - Bra) indikerar en god användbarhet, medan Technology Acceptance Model ger insikter om potentiella användares uppfattningar.