腐蚀模块
一次、二次及三次电流分布接口中新增 “薄绝缘层"
我们通常会在各类电化学电池的电解质中插入薄绝缘板,例如用于优化腐蚀防护应用中的电流分布,或电镀池中的局部沉积速率。新增薄绝缘层 特征可以用来模拟电解质域中内部边界处的这种薄绝缘板,提供了在模型几何中绘制实际绝缘域之外的另外一种方法,将极大地缩短网格剖分时间,特别是三维模型。
重新设计了变形几何接口
新版本中,所有的 电流分布 接口均可通过新增的多物理场预置节点,处理沉积或溶解速率与几何变形之间的耦合,来直接模拟电极物质的沉积与溶解,这极大地提升了模拟电极沉积及溶解的灵活性,
相关的功能升级包括对 电镀/腐蚀,变形几何 节点的重新设计。当在选择物理场 菜单中选择 电镀/腐蚀,变形几何 接口时,模型中会自动添加单独的电流分布 接口、变形几何 接口,以及两个多物理场耦合节点:不变形边界 和变形电极表面 节点。
这些功能的更新将不会影响通过 COMSOL Multiphysics 5.2 之前版本中的电镀/腐蚀 接口创建的模型。
新增 App:船壳 ICCP
在这个新增的船壳电流阴极保护 (ICCP) App 中,展示了如何使用仿真软件模拟三维阴极保护系统。内嵌的模型包含了一系列用于模拟腐蚀的标准功能,比如电解质电荷传递、受限电流密度下的电极动力学,以及使用参考电极的电势控制等等。
这个 App 模拟了海军舰艇中使用的 ICCP 方法,通过活性阳极抑制受保护的金属表面上的阴极电流,从而降低表面电势,减少或避免腐蚀的发生。
在这个 App 中,用户除了可以自由更改系统相关的电化学属性外,还可以根据安装在受保护的船身周围的参考电极来监控船身的电势,并据此控制外加电流的大小。
船壳 ICCP 示例 App 的图形用户界面,所示为船壳的电势结果。
新增 App:循环伏安法
循环伏安法是一种常见的电化学系统分析技术,通常在工作电极和参比电极之间存在电势差,在时域中对此电势差执行线性扫描:从启动电势开始到顶点电势,然后回到启动电势,所得到的电流-电压波形图(伏安图)能够给出与电解质的反应与传质属性相关的信息。
本 App 旨在演示及模拟循环伏安法的工作过程,用户可以修改两种物质的体浓度、传递属性、动力学参数以及循环伏安设定等参数。
新 App:电化学阻抗谱
电化学阻抗谱 (EIS) 是一种常用的电解分析技术,主要用于研究电化学系统的谐波响应,通常是在工作电极中施加一个小的正弦电势扰动变化,然后对产生的电流进行频域分析。
阻抗的实部与虚部给出了有关电化学反应池中的动力学、质量传递属性信息,并且可以根据双电层电容来表征表面属性。
电化学阻抗谱分析 App 旨在帮助理解体浓度、扩散系数、交换电流密度、双电层电容,以及最高和最低频率等因素对EIS、Nyquist 及 Bode 图的影响。
BEM 接口中,“边上电流分布” 的管道体积补偿
新教程:扩散双电层
电极-电解质界面包含一个很薄的空间电荷层,称作扩散双电层。在这个区域中并不满足电中性,因此当模拟诸如电化学超级电容器及纳米电极等器件时,不能忽略双电层区域。
扩散双电层教程演示了如何将 Nernst-Planck 方程与泊松方程相耦合,基于 Gouy-Chapman-Stern 模型描述扩散双电层。
仿真 App 中加入了两个电极来拓展了这一简单示例,同时考察了 Faradaic (电荷转移)电极反应,通过求解一个附加方程来保证电荷整体守恒。