电池与燃料电池模块

改进多孔介质化学反应的实用性

多孔介质中稀物质传递 接口中的‘反应’源项现在提供下列选项来考虑饱和与非饱和多孔介质中的反应体积:

  • 总体积
  • 孔隙体积
  • 液相
  • 气相

使用文献数据的动力学表达式因此更简单和错误更少,因为它们可以根据不同的体积进行制表。

您现在可以选择正确的反应关系作为反应速率表达式的基础。在这个示例中,选择使用单位总孔隙体积中的反应。 您现在可以选择正确的反应关系作为反应速率表达式的基础。在这个示例中,选择使用单位总孔隙体积中的反应。

您现在可以选择正确的反应关系作为反应速率表达式的基础。在这个示例中,选择使用单位总孔隙体积中的反应。

浸润膨胀

浸润膨胀是一种由于材料内部的湿度变化引起的应变,新增的 浸润膨胀 多物理场耦合用于将 稀物质传递多孔介质稀物质传递 接口中的湿度浓度与 固体力学 接口进行耦合。

尘气模型

浓物质传递 接口中引入努森(Knudsen)扩散作为附加的传递机理来启用 尘气模型。这种机理可用于 Fick 定律和混合物平均扩散模型。尘气模型常用于精确地预测多孔介质中存在化学反应的质量传递,例如,催化膜和燃料电池。

在气体中,如果传递分子的平均自由程等于或大于系统长度,这种机理就很重要。例如,在一个窄直径(2 到 50 纳米)的长孔中,分子与孔壁碰撞很频繁,需要相应地调整扩散率。

基于质量的浓度变量

除了质量分数,浓物质传递 接口现在提供基于质量的浓度变量(kg/m3)。这可以用于后处理、报告,以及可视化,增加了演示数据时采用不同单位的灵活性。

绘图组中的表达式列表显示了质量浓度,以及摩尔浓度和质量分数。 绘图组中的表达式列表显示了质量浓度,以及摩尔浓度和质量分数。

绘图组中的表达式列表显示了质量浓度,以及摩尔浓度和质量分数。

在电化学接口中通过电流分布初始化步骤和新增的研究提升了收敛性和稳定性

很多电化学模型需要正确推导初始值才能收敛,或者使得瞬态求解器能够正常求解。新增的‘带初始化稳态’和‘带初始化瞬态’研究现在可以用于所有的电化学接口,其中使用了一个‘电流分布初始化’研究步骤。这些新增的研究促进了对非线性动力学的电化学模型的求解。

截面积

电化学 接口的一维模型中,现在可以使用一个新增的属性:截面积。有了这个特征,可以指定电池的面积和计算总电池电流。此外,现在一维中可以使用 电解质电流电极电流 边界特征。

截面积属性,现在可以用于一维的’电化学’接口。 截面积属性,现在可以用于一维的’电化学’接口。

截面积属性,现在可以用于一维的’电化学’接口。

有效电极建模的点和线电流源

对于复杂几何的大型问题,常常不太可能几何解析所有的几何部件。如果使用很小的电极来提供电流源,可能在几何的点上 "注入" 电流源就已经足够,而不是创建电极的边界并提供电极电流作为合适的边界条件。使用 一次电流分布二次电流分布 接口中的点电流源线电流源特征,可以在二维、二维轴对称和三维几何的点上施加电流源。

图片描述了施加在一个三维几何上的点和线电流源。 图片描述了施加在一个三维几何上的点和线电流源。

图片描述了施加在一个三维几何上的点和线电流源。

初始电池电荷分布

为电池仿真提供正确的初始值极具挑战性,因为建模者必须"颠倒"电池工程师常用的全局电池属性。现在电池接口中引入了新的输入,例如总体的充电状态或初始电池开路电位。

通过使用 锂离子电池二元电解质电池 中的 初始电池电荷分布 节点,现在可以设定初始电池电压或电池充电状态(SOC),而不需要在多孔电极中指定固态锂的浓度。这个特征还可以用来通过自动地计算电极相孔隙率来平衡电极插层中的活性材料的数量。

新增教学模型:锌-银氧化物电池

锌-银氧化物(Zn-AgO)电池用于很多不同工业,它们具有高单位重量容量的特点。它们还具有其他一些优质的性能特征,例如长运行寿命,低自放电(长存放寿命)。更大尺寸的 Zn-AgO 电池用于一些极端应用,例如,潜艇、导弹,以及航天应用。小尺寸的钮扣电池广泛应用于小型电源,例如助听器、电子表,以及其他小功率设备。

这个新增的 App 仿真了一个锌-银氧化物电池的放电过程,阳极和阴极的电化学反应导致电极中的孔隙率和物质浓度发生变化。

Zn-AgO 电池的放电特征依赖于初始锌浓度,可以使用这个模型来进行研究。 Zn-AgO 电池的放电特征依赖于初始锌浓度,可以使用这个模型来进行研究。

Zn-AgO 电池的放电特征依赖于初始锌浓度,可以使用这个模型来进行研究。

新增教学模型:锂空气电池

可充电金属-空气电池最近得到了很大的关注,主要是因为它们具有较高的比能密度。锂空气电池的理论能量密度值约为 11400 Wh/kg,接近 10 倍于目前应用广泛的手机和电动汽车上的锂离子电池。

这个新增的 App 研究了锂空气电池的放电,包括多孔正极中的氧气传递,其中氧的还原电化学反应使得反应产物的浓度和电极孔隙率发生变化。

锂空气电池在不同放电电流密度时的放电特征。 锂空气电池在不同放电电流密度时的放电特征。

锂空气电池在不同放电电流密度时的放电特征。

Darcy定律接口中的无限元域

Darcy定律接口现在支持无限元域以及更高级的边界通量的计算。