Модуль электрохимия

Моделируйте процессы электроанализа, электролиза и электродиализа с помощью модуля Электрохимия

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

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.

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.

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.

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

• Специализированный интерфейс для циклической вольтамперометрии
• Перенос веществ, теплопередача и течения жидкости в свободных и пористых средах
• Поддержка поверхностных каталитических реакций, где возможен перенос веществ через поверхности
• Графики Найквиста и Боде по полному сопротивлению переменному току

---

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