Aggiornamenti dell'Electrodeposition Module
Agli utenti dell'Electrodeposition Module, COMSOL Multiphysics® versione 5.3 offre la nuova interfaccia Current Distribution, Boundary Elements, la nuova interfaccia Electrophoretic Flow e nuove funzionalità nell'interfaccia Tertiary Current Distribution, Nernst-Planck. Gli aggiornamenti dell'Electrodeposition Module sono descritti in dettaglio qui di seguito.
Interfaccia Current Distribution, Boundary Elements
L'interfaccia Current Distribution, Boundary Elements può essere utilizzata per risolvere problemi di distribuzione della corrente primaria e secondaria in geometrie basate su elementi di lato (elementi beam o wire) ed elementi di superficie. L'interfaccia utilizza una formulazione del metodo degli elementi al contorno (BEM) per risolvere l'equazione di trasferimento di carica in un elettrolita a conducibilità costante, dove gli elettrodi sono specificati sui contorni o come tubi con un raggio dato intorno ai lati. Di solito si utilizza questa interfaccia per ridurre il tempo necessario per la creazione della mesh e per la soluzione per geometrie grandi, in cui una parte significativa della geometria può essere approssimata come tubi lungo i lati.
Una nave è ancorata vicino a una piattaforma petrolifera. Lo scafo è sottoposto al campo elettrico dovuto al sistema di corrosione catodico. La figura a sinistra mostra uno scafo isolato, ad esempio mediante uno strato spesso di vernice.
Una nave è ancorata vicino a una piattaforma petrolifera. Lo scafo della nave è sottoposto al campo elettrico dovuto al sistema di corrosione catodico. La figura illustra una nave in cui parti dello scafo sono di acciaio nudo e si comportano come un elettrodo bipolare. La prua funziona come anodo e la poppa come catodo. La struttura della piattaforma petrolifera vicino alla nave è polarizzata catodicamente. Una frazione della corrente impressa va dagli anodi sacrificali attraverso l'acqua di mare, nello scafo della nave, e fuoriesce percorrendo l'acqua di mare e attraversando la struttura della piattaforma.
Condizione al contorno interna Ion-Exchange Membrane nell'interfaccia Tertiary Current Distribution, Nernst-Planck
Il nuovo nodo di contorno Ion-Exchange Membrane specifica una condizione al contorno in cui il flusso di ioni è continuo, ma il potenziale dell'elettrolita è discontinuo e viene descritto mediante l'equilibrio di Donnan. Questa condizione viene usata di solito in celle elettrochimiche contenenti sia elettroliti liberi sia membrane a scambio ionico, ad esempio in problemi di dialisi. Una variazione del potenziale di Donnan viene calcolata automaticamente a partire dalle concentrazioni dello ione su ciascun lato dell'interfaccia di separazione del mezzo.
Potenziale elettrolitico in una batteria di vanadio a flusso redox che mostra le variazioni di potenziale alle interfacce tra l'elettrolita libero e la membrana di scambio ionico.
Percorso dell'Application Library con il modello aggiornato Vanadium Redox Flow Battery:
Batteries_&_Fuel_Cells_Module/Flow_Batteries/v_flow_battery
Nuovi modelli di conservazione della carica nell'interfaccia Tertiary Current Distribution, Nernst-Planck
L'interfaccia Tertiary Current Distribution, Nernst-Planck ora supporta quattro diversi modelli di conservazione della carica: elettroneutralità, basato sull'acqua con elettroneutralità, elettrolita di supporto e Poisson.
Funzionalità Thin Electrode Layer
La funzione Thin Electrode Layer può essere utilizzata per modellare uno strato sottile isolante o resistivo posto su un bordo interno nel dominio di un elettrodo. Costituisce un'alternativa alla definizione di un vero e proprio dominio che descriva lo strato effettivo nella geometria del modello e consente di ridurre sensibilmente i tempi necessari per generare la mesh e la soluzione, soprattutto nei modelli 3D. Uno strato sottile di elettrodo può essere utilizzato, ad esempio, per modellare un'impedenza di contatto tra due conduttori elettrici. Lo strato può essere impostato come isolante o resistivo.
Thin Electrolyte Layer
La funzione Thin Electrolyte Layer specifica uno strato sottile di elettrolita su un bordo interno tra due domini di elettrolita. Il nodo costituisce un'alternativa alla definizione di un vero e proprio dominio che descriva lo strato nella geometria del modello e consente di ridurre sensibilmente i tempi necessari per generare la mesh e la soluzione. La condizione può essere definita come membrana isolante, resistiva o di scambio ionico. Questa funzionalità sostituisce la condizione Thin Insulating Layer nelle versioni precedenti.
Condizione Circuit Terminal
È possibile utilizzare la funzione Circuit Terminal su un bordo per specificare un accoppiamento con il nodo External I vs. U nell'interfaccia Electrical Circuit dell'AC/DC Module. La condizione Circuit Terminal è ora disponibile anche come condizione al contorno nel nodo Electrode Surface e come modalità operativa nell'interfaccia Single Particle Battery. Questa consente di includere nelle simulazioni circuitali i modelli di batterie ad alta fedeltà.
Nuova interfaccia Electrophoretic Transport
La nuova interfaccia Electrophoretic Transport può essere utilizzata per studiare il trasporto di specie completamente dissociate, acidi e basi deboli, anfoliti e proteine in solventi acquosi. L'interfaccia fisica può essere utilizzata per modellare vari processi elettroforetici, come l'elettroforesi zonale, l'isotacoforesi, la focalizzazione isoelettrica e l'elettroforesi con contorno mobile, ma vale anche per qualsiasi sistema acquoso che coinvolga molteplici equilibri acido-base.