Batteries and Fuel Cells Module
Migliore usabilità delle reazioni chimiche in mezzi porosi
Il termine sorgente Reactions nelle interfacce Transport of Diluted Species in Porous Media offre ora le seguenti opzioni per tener conto della base di volume reagente per mezzi porosi saturi e insaturi:
- Volume totale
- Volume pori
- Fase liquida
- Fase gassosa
Sulla base dei dati di letteratura per le espressioni cinetiche è quindi più semplice e meno passibile di errori, poiché possono essere tabulati per basi di volume diverse.
È ora possibile selezionare il rapporto di reazione adeguato come base per l'espressione della velocità di reazione. In questo caso, è selezionata la reazione per il volume totale dei pori.
È ora possibile selezionare il rapporto di reazione adeguato come base per l'espressione della velocità di reazione. In questo caso, è selezionata la reazione per il volume totale dei pori.
Dilatamento igroscopico
Il dilatamento igroscopico è un effetto dello sforzo interno del materiale causato da cambiamenti nel contenuto di umidità. Il nuovo accoppiamento multifisico Hygroscopic Swelling viene utilizzato per accoppiare la concentrazione di umidità tra le interfacce Transport of Diluted Species o Transport of Diluted Species in Porous Media e l'interfaccia Solid Mechanics.
Modello di gas polveroso
La diffusione di Knudsen è inclusa come un meccanismo di trasporto supplementare nell'interfaccia Transport of Concentrated Species per consentire l'uso di modelli di Dusty Gas. Questo meccanismo è disponibile per la legge di Fick e per i modelli di diffusione mediata sulla miscela. Il modello di gas polveroso è preferibile quando si desidera prevedere con precisione il trasporto di massa accompagnato da reazioni chimiche in mezzi porosi, ad esempio nelle celle a combustibile e nelle membrane catalitiche.
Nei gas questo meccanismo è importante per la velocità di trasporto se il percorso libero medio delle molecole trasportate è dello stesso ordine di grandezza o superiore alla scala di lunghezza del sistema. Ad esempio, in un poro lungo dal diametro stretto (da 2 a 50 nm), le molecole collidono spesso con la parete del poro e la diffusione deve essere regolata di conseguenza.
Variabili di concentrazione basate sulla massa
L'interfaccia Transport of Concentrated Species offre ora variabili di concentrazione basate sulla massa (kg/m3) oltre alle frazioni di massa. Queste possono essere usate nel postprocessing, nei report e nella visualizzazione, per una maggiore flessibilità nel presentare i dati in unità differenti in base alle preferenze della persona che si occuperà di interpretarli.
L'elenco delle espressioni nei gruppi dei grafici presenta la concentrazione di massa oltre alle concentrazioni molari e alle frazioni di massa.
L'elenco delle espressioni nei gruppi dei grafici presenta la concentrazione di massa oltre alle concentrazioni molari e alle frazioni di massa.
Migliore convergenza e stabilità attraverso il passo di inizializzazione della distribuzione di corrente e nuovi studi nelle interfacce di elettrochimica
Molti modelli elettrochimici richiedono valori iniziali derivati correttamente per la convergenza o anche per riuscire a utilizzare un solutore dipendente dal tempo. I nuovi studi Stationary with Initialization e Time-dependent with Initialization sono ora disponibili per tutte le interfacce di elettrochimica, con l'uso di un passo di studio Current Distribution Initialization. Questi nuovi studi facilitano la soluzione di modelli elettrochimiche con cinetica non lineare.
Area della sezione trasversale
La nuova proprietà Cross Sectional Area è ora disponibile nei modelli 1D per l'interfaccia Electrochemistry. Con questa funzionalità, è possibile specificare l'area della cella per calcolare la corrente totale della cella. Inoltre, le condizioni al contorno Electrolyte Current e Electrode Current sono ora disponibili in 1D.
Proprietà Cross Sectional Area, ora disponibile nell'interfaccia Electrochemistry in 1D.
Proprietà Cross Sectional Area, ora disponibile nell'interfaccia Electrochemistry in 1D.
Fonti di corrente punto e linea per la modellazione efficiente di un elettrodo
Per grandi problemi con geometrie complesse, spesso non è possibile risolvere geometricamente tutte le parti della geometria. Un piccolo elettrodo utilizzato come fonte di corrente può essere sufficiente per "iniettare" tale fonte in un punto della geometria, piuttosto che per creare il contorno dell'elettrodo e fornire la corrente dell'elettrodo come una condizione al contorno adeguata. Con le funzionalità Point and Line Current Source nelle interfacce Primary e Secondary Current Distribution, è possibile applicare una fonte di corrente in un punto per geometrie 2D, assialsimmetriche 2D e 3D.
La figura illustra una fonte corrente punto e linea applicata in una semplice geometria 3D.
La figura illustra una fonte corrente punto e linea applicata in una semplice geometria 3D.
Distribuzione della carica iniziale di una cella
L'immissione di valori iniziali corretti per simulazioni di batterie non è sempre facile, poiché il modellatore deve "invertire" le proprietà globali delle celle spesso utilizzate dai progettisti. Per questo sono stati forniti nuovi valori di ingresso nelle interfacce basate sulle batterie, ad esempio il generale stato di carica o la tensione di circuito aperto iniziale di una batteria.
Con l'utilizzo di un nuovo nodo Initial Cell Charge Distribution nelle interfacce Lithium-Ion Battery e Battery with Binary Electrolyte, è ora possibile impostare la tensione iniziale o lo stato di carica della cella (SOC), piuttosto che le concentrazioni di litio solido individuali in elettrodi porosi. Questa funzionalità consente anche di bilanciare la quantità di materiali attivi disponibili per l'intercalazione negli elettrodi calcolando automaticamente le porosità della fase elettrodo.
Nuovo tutorial: Batteria all'ossido di zinco-argento
Le batterie all'ossido di zinco-argento (Zn-AgO) sono utilizzate in diversi settori perché hanno una capacità elevata per unità di peso. Offrono anche caratteristiche prestazionali superiori, come lunga durata in servizio e bassa auto-scarica. Le batterie Zn-AgO di dimensioni più grandi vengono utilizzate in applicazioni critiche, come sottomarini, missili, ecc. Le celle di dimensioni più piccole (come quelle di un bottone) sono perfette per sorgenti di alimentazione miniaturizzate in apparecchi acustici, orologi elettronici e altri dispositivi a bassa potenza.
Questa nuova applicazione simula la scarica di una batteria all'ossido di zinco-argento. Le reazioni elettrochimiche negli elettrodi positivo e negativo portano a cambiamenti nella porosità e concentrazione di specie negli elettrodi.
Le caratteristiche di scarica di una batteria Zn-AgO dipendono dalla concentrazione iniziale di zinco, un aspetto che può essere studiato grazie a questo modello.
Le caratteristiche di scarica di una batteria Zn-AgO dipendono dalla concentrazione iniziale di zinco, un aspetto che può essere studiato grazie a questo modello.
Nuovo tutorial: Batteria litio-aria
Le batterie ricaricabili metallo-aria godono di grande interesse di recente, soprattutto a causa della loro alta densità di energia specifica. Le batterie litio-aria hanno un valore di densità di energia teorica di 11400 Wh/kg circa, che è quasi 10 volte maggiore, ad esempio, delle batterie agli ioni di litio utilizzate nei cellulari e nelle auto elettriche.
Questa nuova app studia la scarica di una batteria litio-aria, compreso il trasporto dell'ossigeno nell'elettrodo positivo poroso dove la riduzione elettrochimica di ossigeno porta a variazioni nella concentrazione del prodotto di reazione e nella porosità dell'elettrodo.
Caratteristiche di scarica di una batteria litio-aria a densità di corrente di scarica differenti.
Caratteristiche di scarica di una batteria litio-aria a densità di corrente di scarica differenti.
Infinite Element Domains nelle interfacce Darcy's Law
Le interfacce Darcy's Law supportano ora elementi Infinite Domains e calcoli più avanzati per i flussi.