Electrodeposition Module

Nuova app: Electrochemical Impedance Spectroscopy

La spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS) è una tecnica comune nell'elettroanalisi. Viene utilizzata per studiare la risposta armonica di un sistema elettrochimico. Una piccola variazione sinusoidale viene applicata al potenziale dell'elettrodo di lavoro e la corrente risultante è analizzata nel dominio delle frequenze.

Le componenti reale e immaginaria dell'impedenza danno le informazioni sulle proprietà cinetiche e sul trasporto di massa della cella, nonché sulle proprietà superficiali attraverso la capacitanza di doppio strato.

L'app Electrochemical Impedance Spectroscopy consente di capire i diagrammi EIS, di Nyquist e di Bode. L'app consente di variare la concentrazione di massa, il coefficiente di diffusione, la densità di corrente di scambio, la capacitanza di doppio strato e le frequenze massima e minima.

Interfaccia utente dell'app Electrochemical Impedance Spectroscopy, con un diagramma di Nyquist. Interfaccia utente dell'app Electrochemical Impedance Spectroscopy, con un diagramma di Nyquist.

Interfaccia utente dell'app Electrochemical Impedance Spectroscopy, con un diagramma di Nyquist.

Nuova app: Cyclic Voltammetry

La ciclovoltammetria è una tecnica analitica diffusa per studiare i sistemi elettrochimici. In questo metodo, la differenza di potenziale tra un elettrodo di lavoro e un elettrodo di riferimento è variata linearmente nel tempo da un potenziale di inizio a un potenziale di vertice e ritorno. La forma d'onda di corrente-tensione, chiamata voltammogramma, fornisce le informazioni sulla reattività e sulle proprietà di trasporto di massa di un elettrolita.

L'obiettivo di questa app è dimostrare e simulare l'utilizzo della voltammetria ciclica. È possibile variare la concentrazione di massa di entrambe le specie, le proprietà del trasporto, i parametri cinetici e le impostazioni del ciclovoltammetro.

Interfaccia utente dell'app Cyclic Voltammetry, con un ciclovoltammogramma. Interfaccia utente dell'app Cyclic Voltammetry, con un ciclovoltammogramma.

Interfaccia utente dell'app Cyclic Voltammetry, con un ciclovoltammogramma.

Thin Insulating Layer nelle interfacce Primary, Secondary, and Tertiary Current Distribution

Negli elettroliti di vari tipi di celle elettrochimiche vengono inseriti comunemente dei sottili fogli di materiale isolante. Questi possono essere utilizzati, ad esempio, per ottimizzare la distribuzione di corrente in un'applicazione di protezione alla corrosione o per ottimizzare la velocità di deposizione locale in una vasca. La nuova funzione Thin Insulating Layer può essere utilizzata per modellare un sottile foglio isolante posto sul contorno interno di un elettrolita. Il nodo può essere utilizzato in alternativa alla rappresentazione del dominio isolante nella geometria del modello, riducendo significativamente i tempi per generare la mesh, soprattutto nei modelli 3D.

Linee di flusso della corrente intorno a un sottile strato isolante. Linee di flusso della corrente intorno a un sottile strato isolante.

Linee di flusso della corrente intorno a un sottile strato isolante.

Rivisitazione delle interfacce Deformed Geometry

Per aumentare la flessibilità per la deposizione e la dissoluzione di un elettrodo, tutte le interfacce Current Distribution ora consentono di modellare direttamente la deposizione e la dissoluzione delle specie di elettrodo. Ciò è facilitato dai nodi multifisici predefiniti, introdotti per gestire l'accoppiamento tra una velocità di deposizione o di dissoluzione e la deformazione geometrica.

In quest'ottica, sono state ripensate anche le interfacce Electrodeposition/Corrosion, Deformed Geometry. Dopo aver scelto un'interfaccia Electrodeposition/Corrosion, Deformed Geometry nel menu Select Physics, vengono aggiunte al modello un'interfaccia Current Distribution e un'interfaccia separata Deformed Geometry, oltre a due nodi di accoppiamento multifisico:Non-Deforming Boundary e Deforming Electrode Surface.

I modelli creati prima di COMSOL Multiphysics versione 5.2 che utilizzano l'interfaccia Electrodeposition/Corrosion non saranno influenzati da questo cambiamento.

Due interfacce fisiche separate, insieme a due funzioni di accoppiamento multifisico costruite su misura, vengono ora aggiunte quando si sceglie Electrodeposition, Deformed Geometry o Corrosion, Deformed Geometry nella finestra Select Physics. Due interfacce fisiche separate, insieme a due funzioni di accoppiamento multifisico costruite su misura, vengono ora aggiunte quando si sceglie Electrodeposition, Deformed Geometry o Corrosion, Deformed Geometry nella finestra Select Physics.

Due interfacce fisiche separate, insieme a due funzioni di accoppiamento multifisico costruite su misura, vengono ora aggiunte quando si sceglie Electrodeposition, Deformed Geometry o Corrosion, Deformed Geometry nella finestra Select Physics.

Compensazione dei volumi dei tubi nell'interfaccia Current Distribution on Edges, BEM

Ora è possibile includere l'effetto del volume dei tubi specificando un raggio quando si utilizzano elementi di spigolo e il metodo degli elementi al contorno (BEM). Questa funzionalità è disponibile con le equazioni di trasferimento di carica dell'elettrolita nell'interfaccia Current Distribution on Edges, BEM.

La compensazione del volume di capriate cilindriche nella struttura di una piattaforma petrolifera è attivabile mediante una casella di controllo nel nodo Edge Radius.

La compensazione del volume di capriate cilindriche nella struttura di una piattaforma petrolifera è attivabile mediante una casella di controllo nel nodo Edge Radius.

La compensazione del volume di capriate cilindriche nella struttura di una piattaforma petrolifera è attivabile mediante una casella di controllo nel nodo Edge Radius.

Nuovo tutorial: Diffuse Double Layer

In corrispondenza dell'interfaccia elettrodo-elettrolita vi è un sottile strato di carica spaziale, detto doppio strato diffuso. In questa regione l'elettroneutralità non regge. Il doppio strato può essere d'interesse quando si modellano dispositivi quali supercondensatori elettrochimici e nanoelettrodi.

Il tutorial Diffuse Double Layer illustra come accoppiare le equazioni di Nernst-Planck all'equazione di Poisson per descrivere un doppio strato diffuso secondo il modello di Gouy-Chapman-Stern.

L'app estende questo semplice esempio con l'inclusione di due elettrodi e tiene inoltre conto delle reazioni elettrodiche faradaiche (trasferimento di carica). Un'ulteriore equazione viene risolta per garantire la conservazione della carica complessiva.