Electrochemistry Module

Per modellare applicazioni di elettroanalisi, elettrolisi ed elettrodialisi.

Electrochemistry Module

La voltammetria ciclica è una tecnica comune per l'analisi elettrochimica in cui si applica il potenziale dell'elettrodo di lavoro su un intervallo di tensione mentre si registra la corrente.

Dal ricercatore di laboratorio all'ingegnere elettrochimico

L'Electrochemistry Module amplia le possibilità di progettazione, comprensione e ottimizzazione di sistemi elettrochimici attraverso simulazioni precise. Questo prodotto offre un vantaggio significativo ai ricercatori di laboratorio e agli ingegneri elettrochimici. Le sue funzionalità, quali la modellazione dei meccanismi di reazione elettrochimica, il trasporto di massa e le distribuzioni della densità di corrente, consentono di generare simulazioni efficaci per numerose applicazioni, tra cui elettrolisi, elettrodialisi, elettroanalisi, sensori elettrochimici e bioelettrochimica.

Interfacce per la Distribuzione di Corrente Primaria, Secondaria e Terziaria

L'Electrochemistry Module soddisfa un'ampia gamma di applicazioni che comprendono reazioni elettrochimiche, attraverso interfacce per la distribuzione di corrente primaria, secondaria e terziaria, elettroanalisi, flusso in mezzi liberi e porosi, trasferimento termico, reazioni chimiche eterogenee e omogenee e trasporto di materiali in soluzioni diluite e concentrate. Le possibili applicazioni di questo strumento comprendono lo studio e lo sviluppo di elettrolisi cloro-soda e clorata, elettrolisi dell'acqua per la produzione di idrogeno e ossigeno, trattamento delle acque reflue, desalinizzazione dell'acqua marina, studi elettrochimici fondamentali in elettrocatalisi ed elettroanalisi e sensori per glucosio, pH, idrogeno e altri gas.

Altre immagini:

  • Distribuzione di corrente secondaria in una cella cloro-soda. Distribuzione di corrente secondaria in una cella cloro-soda.
  • È possibile modellare la densità di carica in doppi strati diffusi (DDL) senza dover assumere la neutralità della carica, accoppiando l'equazione di Poisson del potenziale alle equazioni di Nernst-Planck del trasporto di ioni. È possibile modellare la densità di carica in doppi strati diffusi (DDL) senza dover assumere la neutralità della carica, accoppiando l'equazione di Poisson del potenziale alle equazioni di Nernst-Planck del trasporto di ioni.
  • Diagramma di Nyquist per un intervallo di frequenze e costanti di velocità cinetica eterogenea dell'elettrodo. Diagramma di Nyquist per un intervallo di frequenze e costanti di velocità cinetica eterogenea dell'elettrodo.

Interfacce per l'analisi elettrochimica

Le funzioni dedicate dell'Electrochemistry Module consentono di simulare studi di amperometria, potenziometria, impedenza elettrochimica e coulombometria, oltre a un'interfaccia prevista appositamente per la voltammetria ciclica. Proprietà come la densità di corrente di scambio, i coefficienti di trasferimento di carica, le specifiche aree di superficie attive, la diffusività e i meccanismi di reazione possono essere determinate dai risultati combinati dell'esperimento e della simulazione. Questi risultati possono quindi essere utilizzati in applicazioni industriali per una corretta modellazione e per l'ottimizzazione del progetto.

Supporto completo per applicazioni che comprendono reazioni elettrochimiche

Le interfacce integrate nell'Electrochemistry Module consentono di modellare vari sistemi considerando le distribuzioni di corrente primaria, secondaria o terziaria. La distribuzione di corrente primaria utilizza la legge di Ohm insieme a un bilanciamento della carica per modellare il flusso di corrente nell'elettrolita e negli elettrodi, postulando perdite trascurabili del potenziale elettrico dovute alle reazioni elettrochimiche. La distribuzione della corrente secondaria comprende queste perdite per reazione ed è modellata attraverso interfacce per le equazioni di Tafel e di Butler-Volmer. Queste interfacce supportano anche la modifica e la personalizzazione delle espressioni. Le interfacce comprendono il potenziale elettrico come parte della cinetica di reazione elettrochimica.

La concentrazione dell'elettrolita non è costante in molti sistemi reattivi e in stretta prossimità agli elettrodi. In tal caso, oltre alla migrazione, devono essere considerati anche gli effetti di diffusione e convezione. L'Electrochemistry Module offre un'interfaccia per le distribuzioni di corrente terziaria, che utilizza l'equazione di Nernst-Planck per descrivere il trasporto delle specie chimiche nell'elettrolita. Utilizzando le funzionalità contenute in COMSOL Multiphysics, questa interfaccia può essere abbinata senza soluzione di continuità ad altre interfacce di fluidodinamica e trasferimento termico.

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