Electrochemistry Module

電気分析、電気分解、電気透析のアプリケーションのモデリングのために

Electrochemistry Module

サイクリックボルタンメトリーは、電気化学分析の一般的な技術であり、作用電極における電位を一定の電圧範囲でスウィープし、その間の電流を測定する分析方法です。

研究者から電気化学工業のエンジニアリングまで

電気化学モジュールは、正確なシミュレーションを通じて、電気化学システムを設計、推測、最適化する可能性を広げます。この製品は、研究者や電気化学工業のエンジニアに大きな利益をもたらします。電気化学反応メカニズム、物質輸送、電流密度分布などをモデル化する機能は、電気分解、電気透析、電気分析 電気化学センサー、生体に関する電気化学などの分野で活用され、効率的なシミュレーションができるようになります。

一次、二次、三次の電流分布のインタフェース

電気化学モジュールは電気化学反応に関する幅広い分野で適用できます。これは、電気分析、自由な、あるいは多孔質媒体における流れ、伝熱、不均一化学反応、均一化学反応、物質輸送などが、一次、二次、三次の電流分布のインタフェースを通じて実現されます。応用分野には、塩素-アルカリおよび塩素酸の電気分解、水素と酸素の生産のための水の電気分解、廃水処理、海水の脱塩(淡水化)の研究および設計、電気透析や電気分析の基礎電気化学研究、ブドウ糖、水素イオン指数、水素、その他の気体の検出器などが含まれます。

事例紹介

  • 塩素-アルカリ素電池(ユニット)における二次電流分布 塩素-アルカリ素電池(ユニット)における二次電流分布
  • イオン輸送を表すNernst-Planck方程式と電位を表すPoissonの方程式を結合することにより、電気的中位を前提とすることなく、拡散二重層における電荷密度のモデルを実現できます。 イオン輸送を表すNernst-Planck方程式と電位を表すPoissonの方程式を結合することにより、電気的中位を前提とすることなく、拡散二重層における電荷密度のモデルを実現できます。
  • 周波数帯域および電極反応速度不均一定数のNyquistプロット 周波数帯域および電極反応速度不均一定数のNyquistプロット

電気化学分析用インタフェース

電気化学モジュールの特徴的な機能は、電流測定、電位差測定、電気化学インピーダンスおよび電量分析研究のシミュレーションに加えて、サイクリック・ボルタンメトリー用に提供されるインタフェースが利用可能な点です。交換電流密度、電荷移動係数、比表面積、拡散率、反応機構のような特性は、実験とシミュレーションを併用した結果から測定されます。これらは、製造業のための正確なモデル作成と設計の最適化に応用できます。

電気化学反応などのアプリケーションの完全なサポート

電気化学モジュールに組み込まれたインタフェースは、一次、二次、三次電流分布を推定するシステムのモデルを実現できます。一次電流分布は、電荷平衡とともにオームの法則を利用し、電解液および電極の両方で電流の流れのモデルを実現します。この間、電気化学反応のために電位の損失は無視できるものと仮定します。二次電流分布は、これらの反応に基づく損失が考慮されており、Tafel とButler-Volmer の式のインタフェースを通じてモデルが作られます。これらは、修正や特別な式にも対応しています。このインタフェースには電気化学反応速度の一部として電位が含まれています。

多くの反応系や電極への近傍において、電解液の濃度は一定ではありません。この場合、泳動に加えて、拡散と対流の効果も考慮されなければなりません。電気化学モジュールは、電解液の中の化学種輸送を説明するためにNernst-Planck の式を利用する三次電流分布のためにインタフェースを提供しています。COMSOL Multiphysicsの優れた機能を活用することにより、このインタフェースは、流体や伝熱を表す他のインタフェースとスムーズに接続することができます。

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