Семейство продуктов COMSOL®

Модуль Электрохимия (Electrochemistry)

Model Electroanalysis, Electrolysis, and Electrodialysis with the Electrochemistry Module

Модуль Электрохимия (Electrochemistry)

Циклическая вольтамперометрия — это обычный способ проведения электрохимического анализа, при котором потенциал на рабочем электроде изменяется в пределах диапазона напряжений при регистрации тока.

От лабораторного исследователя до инженера-электрохимика на производстве

Модуль Electrochemistry (Электрохимия) расширяет возможности проектирования, понимания и оптимизации электрохимических систем посредством точного моделирования. Этот продукт весьма полезен для исследователей, работающих в лабораториях, и инженеров-электрохимиков, работающих на производстве. Такие возможности, как моделирование механизмов электрохимических реакций, переноса масс и распределения плотности тока позволяют строить эффективные модели для приложений электролиза, электродиализа, электроанализа, электрохимических датчиков и биоэлектрохимии.

Интерфейсы для первичного, вторичного и третичного распределения тока

Модуль Electrochemistry (Электрохимия) охватывает широкий спектр условий применения с использованием электрохимических реакций. Он содержит интерфейсы для первичного, вторичного и третичного распределения тока, электроанализа, потока в свободных и пористых средах, теплообмена, гетерогенных и гомогенных химических реакций и переноса материалов в разбавленных и концентрированных растворах. Возможные области применения включают в себя исследование и разработку хлорощелочного и хлоратного электролиза, электролиза воды для производства водорода и кислорода, обработку сточных вод, опреснение морской воды, фундаментальные электрохимические исследования в области электрокатализа и электроанализа, разработку датчиков глюкозы, pH, водорода и других газов.


Дополнительные изображения с примерами:

Вторичное распределение тока в единичном хлорощелочном элементе. Вторичное распределение тока в единичном хлорощелочном элементе.
Можно моделировать плотность заряда в диффузных двойных слоях без необходимости допущения условия нейтральности заряда, связывая уравнение Пуассона для потенциала и уравнения Нернста-Планка для переноса ионов. Можно моделировать плотность заряда в диффузных двойных слоях без необходимости допущения условия нейтральности заряда, связывая уравнение Пуассона для потенциала и уравнения Нернста-Планка для переноса ионов.
Диаграмма Найквиста для диапазона частот и констант скорости гетерогенной реакции кинетики электрода. Диаграмма Найквиста для диапазона частот и констант скорости гетерогенной реакции кинетики электрода.

Интерфейсы для электрохимического анализа

Специальные возможности модуля Electrochemistry (Электрохимия) позволяют строить модели для исследования амперометрии, потенциометрии, электрохимического импеданса и кулонометрии, в дополнение к специальному интерфейсу для циклической вольтамперометрии. Такие свойства, как плотность обменного тока, коэффициенты переноса заряда, области активной поверхности, коэффициенты диффузии и механизмы реакции могут быть определены объединенными результатами опытов и имитаций. Впоследствии их можно использовать в промышленных приложениях для точного моделирования и оптимизации разработок.

Полная поддержка условий применения с использованием электрохимических реакций

Интерфейсы, встроенные в модуль Electrochemistry (Электрохимия), позволяют моделировать системы, предполагающие первичное, вторичное и третичное распределение тока. Для первичного распределения тока используется закон Ома наряду с балансом заряда для моделирования протекания тока в электролите и электродах, при этом допускается, что потери электрического потенциала из-за электрохимических реакций являются ничтожными. Вторичное распределение тока учитывает эти потери, оно моделируется с помощью интерфейсов для уравнений Тафеля и Батлера-Волмера. Они тоже поддерживают изменения и пользовательские выражения. Интерфейсы учитывают электрический потенциал как часть кинетики электрохимических реакций.

Во многих реакционных системах концентрация электролита вблизи электродов не является постоянной. В этом случае помимо миграции необходимо учитывать воздействие диффузии и конвекции. Модуль Electrochemistry (Электрохимия) предоставляет интерфейс для третичного распределения тока, в котором используется уравнение Нернста-Планка для описания переноса химических веществ в электролите. Уникальные возможности пакета COMSOL Multiphysics позволяют бесшовно объединить этот интерфейс с другими интерфейсами, описывающими поток текучей среды и теплообмен.

Модуль Электрохимия (Electrochemistry)

Ключевые особенности

  • Анализ первичного и вторичного распределения плотности тока с допущением, что состояние электролита постоянно
  • Моделирование кинетики электрохимических реакций с помощью уравнений Тафеля и Батлера - Волмера
  • Моделирование распределения плотности третичного тока с помощью уравнения Нернста - Планка и допущения об электрической нейтральности
  • Поддержка ионной миграции, зависимой от температуры, с помощью соотношения Нернста - Эйнштейна
  • Анализ электрохимического повреждения пористых электродов с поправками на эффективные проводимости
  • Поддержка поправок к проводимости Брюггемана, с использованием объемной доли электролита
  • Поддержка анализа емкости двойного слоя в электродной кинетике в дополнение к ограничивающим плотностям тока
  • Простота включения падений потенциала на границе электрода и электролита за счет сопротивления пленки
  • Включение исследований гармонических колебаний полного сопротивления переменному току и базисных потенциалов для других электроаналитических приложений
  • Простота включения вспомогательных условий по электролиту для электроанализа

Область применения

  • Электроанализ
  • Электролиз
  • Электродиализ
  • Электрохимические датчики
  • Биоэлектрохимия
  • Датчики глюкозы
  • Датчики газа
  • Электролиз хлора и щелочей
  • Производство водорода и кислорода
  • Опреснение морской воды
  • Производство сверхчистой воды
  • Электролитическая очистка отходов
  • Контроль pH жидких пищевых продуктов
  • Контроль электрохимических реакций в биомедицинских имплантатах

Modeling the Electrochemistry of Blood Glucose Test Strips

Desalination in an Electrodialysis Cell

Current Distribution in a Chlor-Alkali Membrane Cell

Electrochemical Treatment of Tumors

Diffuse Double Layer With Charge Transfer

Wire Electrode

Cyclic Voltammetry at a Macroelectrode in 1D

Electrochemical Impedance Spectroscopy

Следующий шаг:
Договоритесь о демонстрации
программного пакета

Каждая компания имеет уникальные требования к моделированию. Чтобы точно определить, подойдет ли программный пакет COMSOL Multiphysics® для решения ваших задач, свяжитесь с нами. Обсудив это с одним из наших торговых представителей или менеджером по продажам, вы получите личные рекомендации и подробные примеры, которые помогут вам сделать верный выбор и подобрать подходящую конфигурацию продуктов и тип лицензии.

Просто нажмите кнопку "Связаться с представителем COMSOL", укажите свою контактную информацию, замечания или вопросы и отправьте нам. В течение одного рабочего дня с вами свяжется наш торговый представитель или менеджер.