电化学 博客文章
模拟固态锂离子电池中的电化学过程
传统的锂离子电池中采用的电解质通常包含易燃的液体溶剂，电池一旦过热便极易引发火灾。为了改进电池设计，提升安全性，人们希望用不可燃的固体电解质替代传统的液体溶剂。不过，要想改进这一技术，并实现其工业化应用，首先需要全面深入地理解装置中的电化学过程。借助仿真这一可靠的工具，相信在不远的将来，我们便可以实现固态锂离子电池的大规模应用。
如何模拟电化学阻抗和电容
电阻效应和电容效应是理解电化学系统的基础。由质量传递而产生电阻和电容，可通过描述对应基本现象（例如扩散）的物理方程来进行表征。此外，当需要考虑双电层、薄膜和反应动力学的电阻或电容特性时，可利用与电化学电流及电压相关的物理条件对此类效应进行简化处理。最后，您可以在 COMSOL Multiphysics® 中轻松地对来自外部负载电路的电阻和电容进行表征。
开发用于优化固体氧化物燃料电池（SOFC）堆设计的 App
本文特约作者是来自 COMSOL 认证咨询机构——resolvent ApS 的 Matteo Lualdi，他将与我们分享开发用于固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell stack，简称 SOFC）堆分析的仿真 App 带来的优势。 对许多企业来说，数值模拟及仿真是贯穿设计工作流程中从产品研发到优化各个阶段的宝贵工具。而仿真 App 进一步扩展了此类工具的应用范围，将复杂的多物理场模型隐藏在了易用的界面之下。让我们来一起看看这样一个案例：固体氧化物燃料电池堆 App。
利用边界元方法简化腐蚀仿真过程
COMSOL Multiphysics 5.4 版本中提供了多个新特征，可用于模拟细长结构中的腐蚀现象，借助这一特征将能大幅减少石油平台等结构的处理时间。使用边界元法（boundary element method，简称 BEM）和电流分布，边界元 接口中专有的梁单元后，我们便无需再使用有限元网格对整个三维结构进行解析，这有效地缩短了包含细长组件的大型结构腐蚀问题的求解时间。
借助仿真应对腐蚀问题
腐蚀是运输行业面临的最严峻的挑战之一。为了尽量减少腐蚀带来的危害，德国的一家研究机构与著名的汽车制造商——梅赛德斯-奔驰公司联手对汽车铆钉和钣金中发生的腐蚀现象展开了研究。借助 COMSOL Multiphysics 仿真软件，研究人员能够快速研究腐蚀对汽车部件造成的影响。
借助 ICCP 与仿真预防船体腐蚀
为预防船体在恶劣的海洋环境中受腐蚀，我们通常采用阴极保护的方法。利用诸如牺牲阳极或外加电流等不同的方法，使海上作业的设备正常运转。外加电流阴极保护 (ICCP) 方法就是通过向船体施加外部电流来减轻腐蚀的。此方法的效能取决于多种因素，例如螺旋桨上是否涂有涂层。在这里，我们通过仿真来探讨螺旋桨上的涂层如何影响外加电流阴极保护方法的工效的。
糖尿病管理的电化学建模
对于糖尿病这一全球性杀手，目前还没有有效治愈手段：据世界卫生组织估计，全世界范围内有 3.5 亿的糖尿病患者，年平均死亡率在 1% 左右。幸运的是，现代医学使糖尿病患者能够管理自身的葡萄糖水平和摄入量，因此在许多国家糖尿病的威胁已大为降低。多数糖尿病患者必须全天候监测他们的葡萄糖水平，这就需要有精确的方法来测量血液中的葡萄糖浓度。对于现代传感器的设计而言，电化学方法是一个很好的选择。
利用橙子电池模型学习电化学建模
你的化学老师曾经拿出橙子或者柠檬来解释电池的概念吗？也许你还记得，当他把几根金属钉插进了柑橘类水果后，居然成功地发出了电！整个班的同学都目不转睛地盯住这个迷你发电机。如果我们现在使用仿真工具来演示橙子电池 的工作原理，然后将它 用作电化学建模的入门教程，效果会怎样呢？