Модуль «Электроосаждение»
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).
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).
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.
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.
В разделы Electrodeposition, Deformed Geometry ( Электроосаждение, Деформированная геометрия) и Corrosion, Deformed Geometry (Коррозия, Деформированная геометрия) окна Select Physics (Выбор физики) добавлены два независимых интерфейса физик и две специализированные функции мультифизических связей.
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).
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.
