Модуль Коррозия

Тонкий изолирующий слой в интерфейсах первичного, вторичного и третичного распределения тока

В электролиты электрохимических ячеек различных типов обычно помещают тонкие пластины изолирующего материала. Так, например, они могут использоваться для оптимизации распределения тока в системах защиты от коррозии или локальной скорости осаждения в ванной для осаждения. Новая функция Thin Insulating Layer (Тонкий изолирующий слой) подходит для моделирования тонкой пластины изолирующего материала, размещенной на внутренней границе электролитической области. Данный узел может использоваться в качестве альтернативы отрисовке фактической изолирующей области в геометрии модели, что позволит строить сетку значительно быстрее, особенно в трехмерных моделях.

Линии тока вокруг тонкого изолирующего слоя. Линии тока вокруг тонкого изолирующего слоя.

Линии тока вокруг тонкого изолирующего слоя.

Обновленный дизайн интерфейсов деформированной геометрии

Для увеличения гибкости моделирования осаждения и растворения электродов все интерфейсы Current Distribution (Распределение тока) теперь поддерживают непосредственное моделирование осаждения и растворения веществ, образующих электроды. Эти возможности дополнены готовыми мультифизическими узлами, введенными для управления связью между скоростью осаждения или растворения и геометрической деформацией.

В соответствующем обновлении функционала интерфейсы Electrodeposition/Corrosion, Deformed Geometry (Электроосаждение/Коррозия, Деформированная геометрия) были переработаны. При выборе интерфейса Electrodeposition/Corrosion, Deformed Geometry (Электроосаждение/Коррозия, Деформированная геометрия) в меню Select Physics (Выбор физики) отдельные интерфейсы Current Distribution (Распределение тока) и Deformed Geometry (Деформированная геометрия) добавляются к модели совместно с двумя узлами мультифизических связей: Non-Deforming Boundary (Недеформируемая граница) и Deforming Electrode Surface (Деформируемая поверхность электрода).

На модели, созданные в COMSOL Multiphysics 5.1 и более ранних версий и использующие интерфейс Electrodeposition/Corrosion (Электроосаждение/Коррозия), эти изменения не повлияют.

Новое приложение: Ship Hull ICCP (Катодная защита корпуса судна наведенным током)

Приложение Impressed Cathodic Current Protection (ICCP) of a Ship Hull (Катодная защита корпуса судна наведенным током) служит примером трехмерного моделирования систем катодной защиты с помощью ПО для моделирования. Встроенная модель поддерживает стандартные возможности моделирования коррозии, например, перенос электролитического заряда, кинетику электрода с ограничениями плотности тока, управление потенциалами с помощью контрольного электрода.

Это приложение моделирует судовую систему катодной защиты наведенным током. В такой системе активный анодный электрод используется для наведения катодного тока на защищаемую металлическую поверхность, снижая таким образом ее потенциал до величины, при которой коррозионные процессы существенно замедляются или прекращаются.

Величина наведенного тока определяется разностью наблюдаемого потенциала защищаемого металлического тела и расположенного рядом контрольного электрода. В приложении можно с легкостью изменить эту и другие важные электрохимические характеристики системы.

Результаты расчета потенциала корпуса в графическом пользовательском интерфейсе демонстрационного приложения Ship Hull ICCP (Катодная защита корпуса судна наведенным током). Результаты расчета потенциала корпуса в графическом пользовательском интерфейсе демонстрационного приложения Ship Hull ICCP (Катодная защита корпуса судна наведенным током).

Результаты расчета потенциала корпуса в графическом пользовательском интерфейсе демонстрационного приложения Ship Hull ICCP (Катодная защита корпуса судна наведенным током).

Новое приложение: Cyclic Voltammetry (Циклическая вольтамперометрия)

Циклическая вольтамперометрия — распространенный аналитический метод исследования электрохимических систем. При использовании этого метода разность потенциалов рабочего и контрольного электродов изменяется линейно от начального до пикового значения и обратно. Форма кривой зависимости тока от напряжения, называемой также диаграммой вольтамперометрии, содержит информацию о химической активности и характеристиках массообмена электролита.

Это приложение предназначено для демонстрации и моделирования методов циклической вольтамперометрии. Вы можете изменять объемную концентрацию обоих компонентов, свойства переноса, кинетические параметры и настройки циклического вольтамперметра.

Диаграмма циклической вольтамперометрии в графическом пользовательском интерфейсе демонстрационного приложения Cyclic Voltammetry (Циклическая вольтамперометрия). Диаграмма циклической вольтамперометрии в графическом пользовательском интерфейсе демонстрационного приложения Cyclic Voltammetry (Циклическая вольтамперометрия).

Диаграмма циклической вольтамперометрии в графическом пользовательском интерфейсе демонстрационного приложения Cyclic Voltammetry (Циклическая вольтамперометрия).

Новое приложение: Electrochemical Impedance Spectroscopy (Электрохимическая импедансная спектроскопия)

Электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS) — распространенный метод электроанализа. Он применяется для исследования частотных характеристик электрохимической системы. К потенциалу рабочего электрода добавляется малое синусоидальное колебание, и результирующий ток анализируется в частотной области.

Действительные и комплексные составляющие полного сопротивления несут информацию о кинетических характеристиках и параметрах массообмена элемента, а значение емкости двойного слоя позволяет оценить его поверхностные характеристики.

Приложение Electrochemical Impedance Spectroscopy (Электрохимическая импедансная спектроскопия) поможет понять EIS-метод и графики Найквиста и Боде. Приложение позволяет изменять объемную концентрацию, коэффициент диффузии, плотность обменного тока, емкость двойного слоя, максимальную и минимальную частоты.

График Найквиста в графическом интерфейсе демонстрационного приложения Electrochemical Impedance Spectroscopy (Электрохимическая импедансная спектроскопия). График Найквиста в графическом интерфейсе демонстрационного приложения Electrochemical Impedance Spectroscopy (Электрохимическая импедансная спектроскопия).

График Найквиста в графическом интерфейсе демонстрационного приложения Electrochemical Impedance Spectroscopy (Электрохимическая импедансная спектроскопия).

Компенсация влияния объема труб в интерфейсе Current Distribution on Edges, BEM (Распределение токов на границах, метод граничных элементов)

В новой версии можно учесть влияние объема труб, указав радиус при использовании краевых элементов и метода граничных элементов (boundary element method, BEM). Эта функциональность доступна в уравнениях переноса заряда в электролитах в интерфейсе Current Distribution on Edges, BEM (Распределение токов на границах, метод граничных элементов).

Чтобы включить компенсацию объема цилиндрических ферм нефтедобывающей платформы, достаточно установить соответствующий флажок в узле Edge Radius (Радиус кривизны).

Чтобы включить компенсацию объема цилиндрических ферм нефтедобывающей платформы, достаточно установить соответствующий флажок в узле Edge Radius (Радиус кривизны).

Чтобы включить компенсацию объема цилиндрических ферм нефтедобывающей платформы, достаточно установить соответствующий флажок в узле Edge Radius (Радиус кривизны).

Новая учебная модель: Diffuse Double Layer (Диффузный двойной слой)

На границе электрода и электролита существует тонкий слой пространственного заряда, называемого диффузным двойным слоем. Эта область не является электронейтральной. Двойной слой может представлять интерес при моделировании таких устройств, как электрохимические конденсаторы большой емкости и наноэлектроды.

Учебная модель Diffuse Double Layer (Диффузный двойной слой) демонстрирует, каким образом можно связать уравнения Нернста — Планка с уравнением Пуассона для описания диффузного двойного слоя в соответствии с моделью Гуи — Чепмена — Штерна.

В приложении для моделирования этот простой пример дополнен двумя электродами. Кроме того, приложение учитывает электродные реакции Фарадея (перенос заряда). Дополнительное уравнение решается для обеспечения общего сохранения заряда.