Семейство продуктов COMSOL®

ПРОДУКТ:Модуль Электрохимия

Моделируйте процессы электроанализа, электролиза и электродиализа с помощью модуля Электрохимия

Модуль Электрохимия

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

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

Wire Electrode

Electrochemical Impedance Spectroscopy

Electrochemical Treatment of Tumors

Diffuse Double Layer with Charge Transfer

Current Distribution in a Chlor-Alkali Membrane Cell

Cyclic Voltammetry at a Macroelectrode in 1D

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.

Следующий шаг:
Договоритесь о демонстрации
программного пакета