Electrochemistry Module
Simula l'elettroanalisi, l'elettrolisi, l'elettrodialisi con l'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.
Electrochemistry Functionality in Other Products
Analysis of electrochemical systems is central to electrodeposition, corrosion, battery design, fuel cells, and electrolyzers. Because of this, all of the functionality available in the Electrochemistry Module is also included in the following products: Electrodeposition Module, Corrosion Module, Battery Design Module, and Fuel Cell & Electrolyzer Module.
Altre immagini:
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.
Diagramma di Nyquist per un intervallo di frequenze e costanti di velocità cinetica eterogenea dell'elettrodo.
Interfacce per l'analisi elettrochimica
Un'interfaccia è prevista appositamente per modellare problemi elettroanalitici insieme a uno studio specializzato 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.
Caratteristiche del Prodotto
- Analisi di distribuzione della densità di corrente primaria e secondaria, in condizioni di elettroliti costanti
- Modello per la cinetica di reazioni elettrochimiche mediante le equazioni di Tafel e Butler-Volmer
- Simulazione della distribuzione di densità di corrente terziaria, utilizzando l'equazione di Nernst-Planck, assumendo elettroneutralità
- Supporto dedicato per la migrazione ionica in funzione della temperatura attraverso la relazione di Nernst-Einstein
- Analisi del comportamento elettrochimico degli elettrodi porosi, con i fattori di correzione per le conducibilità efficaci
- Supporto dedicato per la migrazione ionica temperatura-dipendente attraverso la relazione Nernst-Einstein
- Supporto dedicato per le correzioni di conducibilità di Bruggeman, utilizzando la frazione di volume di elettrolita
- Supporto dedicato per il doppio strato di capacità nella cinetica degli elettrodi, oltre alla limitazione della densità di corrente
- Semplice settaggio delle cadute di potenziale sulle interfacce elettrodo-elettrolita dovute alla resistenza del film
- Include perturbazione armonica per gli studi AC impedenza e potenziali di riferimento per altre applicazioni elettroanalitiche
- Modellare problemi elettroanalitici con soluzioni di elettroliti contenenti una grande quantità di elettrolita inerte di supporto
- Includere facilmente le condizioni dell'elettrolita di supporto per l'elettroanalisi
- Interfaccia specifica per voltmetria ciclica
- Trasporto di specie, trasferimento di calore e flussi in mezzi porosi e non porosi
- Supporto dedicato per reazioni di catalisi superficiale in cui le specie possono essere trasportate attraverso superfici
- Diagrammi di Nyquist e Bode per impedenze AC
- Equazioni Nernst-Planck-Poisson
- Trasporto elettroforetico
Campi di Utilizzo
- Elettroanalisi
- Elettrolisi
- Elettrodialisi
- Sensori elettrochimici
- Bioelettrochimica
- Sensori glucosio
- Sensori gas
- Elettrolisi cloro-soda
- Produzione di idrogeno e ossigeno
- Desalinizzazione acqua di mare
- Produzione di acqua ultra-pura
- Trattamento scarti derivati da elettrolisi
- Controllo pH di alimenti liquidi
- Controllo reazioni elettrochimiche in protesi biomediche
Modeling the Electrochemistry of Blood Glucose Test Strips
Stephen Mackintosh Lifescan Scotland UK
Lifescan Scotland is a medical device company that designs and manufactures blood glucose monitoring kits for the global diabetes market. These involve the self-monitoring of blood glucose levels through specialized monitoring systems and test strips that comprise of a plastic substrate, two carbon-based electrodes, a thin dry reagent layer, and ...
Desalination in an Electrodialysis Cell
Electrodialysis is a separation process for electrolytes based on the use of electric fields and ion selective membranes. Some common applications of the electrodialysis process are: - Desalination of process streams, effluents, and drinking water - pH regulation in order to remove acids from, for example, fruit juices and wines - Electrowinning ...
Electrochemical Treatment of Tumors
This model incorporates the transport and electrolytic reaction in the treatment of tumor tissue. Oxygen evolution at the anode produces protons, which lowers the pH, while chlorine production also leads to lowered pH through the hydrolysis of chlorine. One effect of a low pH is the permanent destruction of haemoglobin in the tissue, resulting ...
Diffuse Double Layer with Charge Transfer
In the diffuse double layer and within the first few nanometers of an electrode surface, the assumption of electroneutrality is not valid due to charge separation. Typically, the diffuse double layer may be of interest when modeling very thin layers of electrolyte including those in electrochemical capacitors and microelectrodes. This example ...
Current Distribution in a Chlor-Alkali Membrane Cell
The chlor-alkali membrane process is one of the largest in industrial electrolysis with the production of roughly 40 million metric tons of both chlorine and caustic soda per year. Chlorine is used predominantly for the production of vinyl chloride monomer, which in turn is used for the production of poly vinyl chloride (PVC). Current density in ...
Wire Electrode
The electrochemical cell shown in this model can be regarded as a unit cell of a larger wire-mesh electrode that is common in many industrial processes. One of the most important aspects in the design of electrochemical cells is the current density distributions in the electrolyte and electrodes. Non-uniform current density distributions can be ...
Electrochemical Impedance Spectroscopy
The purpose of this app is to understand EIS, Nyquist, and Bode plots. The app lets you vary the bulk concentration, diffusion coefficient, exchange current density, double layer capacitance, and the maximum and minimum frequency. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) is a common technique in electroanalysis used to study the harmonic ...
Cyclic Voltammetry at a Macroelectrode in 1D
The purpose of the app is to demonstrate and simulate the use of cyclic voltammetry. You can vary the bulk concentration of both species, transport properties, kinetic parameters, as well as the cycling voltage window and scan rate. Cyclic voltammetry is a common analytical technique for investigating electrochemical systems. In this method, the ...
Ogni esigenza di business e di simulazione è diversa. Per valutare se il software COMSOL Multiphysics® soddisfa o meno le vostre esigenze, non dovete fare altro che contattarci. Parlando con uno dei nostri tecnici commerciali, riceverete consigli personalizzati ed esempi completamente documentati per aiutarvi a ottenere il massimo dalla vostra valutazione e guidarvi a scegliere l'opzione di licenza migliore per soddisfare le vostre esigenze.
Basta cliccare sul pulsante "Contatta COMSOL", inserire i propri contatti ed eventuali commenti o domande specifiche, e inviare la richiesta. Riceverete una risposta entro un giorno lavorativo.
Il prossimo passo?
Richiedi una dimostrazione del software