Electrochemistry Module

Model Electroanalysis, Electrolysis, and Electrodialysis with the Electrochemistry Module

Electrochemistry Module

A voltametria cíclica é uma técnica comum para a análise eletroquímica na qual o potencial do eletrodo de trabalho é variado ao longo de uma faixa de tensão elétrica enquanto a corrente é registrada.

Do Pesquisador de Laboratório ao Engenheiro Eletroquímico Industrial

O Electrochemistry Module expande as possibilidades na concepção, compreensão e otimização de sistemas eletroquímicos graças à simulação precisa. Este produto oferece benefícios significativos aos pesquisadores no laboratório ou ao engenheiro industrial eletroquímico. Recursos como modelagem de mecanismos de reação eletroquímica, transporte de massa e distribuições de densidade de corrente permitem a simulação eficiente para aplicações que incluem eletrólise, eletrodiálise, eletroanálise, sensores eletroquímicos e bioeletroquímica.

Interfaces para Distribuições de Corrente Primária, Secundária e Terciária

O Electrochemistry Module cobre uma ampla gama de aplicações que envolvem reações eletroquímicas. Isso se dá através das interfaces para distribuições de corrente primária, secundária e terciária; eletroanálise; escoamento em meios livres e porosos; transferência de calor; reações químicas heterogêneas e homogêneas; e transporte de espécies em soluções diluídas e concentradas. Possíveis aplicações incluem o estudo e a concepção da eletrólise de cloro-álcali e clorato, eletrólise da água para produção de hidrogênio e oxigênio, tratamento de águas residuais, dessalinização da água do mar, estudos fundamentais de eletroquímica em eletrocatálise e eletroanálise e sensores de glicose, pH, hidrogênio e outros gases.


Imagens adicionais:

Distribuição de corrente secundária em uma célula de cloro-álcali. Distribuição de corrente secundária em uma célula de cloro-álcali.
Você pode modelar a densidade de carga em camadas duplas difusas sem ter que considerar a neutralidade da carga acoplando a equação de Poisson para o potencial às equações de Nernst-Planck para o transporte iônico. Você pode modelar a densidade de carga em camadas duplas difusas sem ter que considerar a neutralidade da carga acoplando a equação de Poisson para o potencial às equações de Nernst-Planck para o transporte iônico.
Diagrama de Nyquist para uma gama de frequências e constantes de taxa heterogêneas da cinética de eletrodos. Diagrama de Nyquist para uma gama de frequências e constantes de taxa heterogêneas da cinética de eletrodos.

Interfaces para Análise Eletroquímica

Os recursos dedicados do Electrochemistry Module permitem simular estudos de amperometria, potenciometria, impedância eletroquímica e coulombimetria, sem falar em uma interface incluída especificamente para a voltametria cíclica. Propriedades como densidades de corrente de troca, coeficientes de transferência de carga, áreas superficiais ativas específicas, difusividades e mecanismos de reação podem ser determinadas com os resultados combinados de experimentos e simulações. Estes podem, posteriormente, ser usados em aplicações industriais para a modelagem precisa e a otimização do projeto.

Total Suporte para Aplicações que Envolvem Reações Eletroquímicas

As interfaces embutidas no Electrochemistry Module permitem modelar sistemas assumindo distribuições de corrente primária, secundária ou terciária. A distribuição de corrente primária utiliza a Lei de Ohm junto com um balanço de carga para modelar o fluxo de corrente tanto no eletrólito quanto nos eletrodos, ao mesmo tempo em que considera desprezíveis as perdas no potencial elétrico das reações eletroquímicas. A distribuição de corrente secundária inclui essas perdas com base na reação e é modelada através de interfaces para as equações de Tafel e Butler-Volmer. Essas também suportam modificações e expressões personalizadas. As interfaces incluem potencial elétrico como parte da cinética das reações eletroquímicas.

Em muitos sistemas de reação, nas proximidades dos eletrodos, a concentração do eletrólito não é constante. Nesses casos, deve-se considerar os efeitos da difusão e da convecção, além da migração. O Electrochemistry Module oferece uma interface para distribuições de corrente terciária que usa a equação de Nernst-Planck para descrever o transporte de espécies químicas no eletrólito. Usando os recursos sem precedentes do COMSOL Multiphysics, esta interface pode ser acoplada impecavelmente a outras interfaces que descrevem o escoamento e a transferência de calor.

Electrochemistry Module

Recursos do Produto

  • Análise de distribuição de densidade de corrente primária e secundária, assumindo condições de eletrólitos constantes
  • Modelo de cinética de reação eletroquímica através das equações de Tafel e Butler-Volmer
  • Simulação de distribuição de densidade de corrente ternária usando equações de Nernst-Planck, assumindo eletroneutralidade
  • Suporte da migração iônica em função da temperatura através das relações Nernst-Einstein
  • Análise do comportamento eletroquímico de eletrodos porosos com correção de fatores para condutividade efetiva
  • Suporte para correções de condutividade de Burggeman, utilizando fração volumétrica do eletrólito
  • Suporte para considerações de capacitância de dupla camada em cinéticas de eletrodo além da limitação de densidade de corrente
  • Fácil inclusão de perda de potencial na interface eletrodo-eletrólito por resistência do filme
  • Inclusão de perturbação harmônica para estudos de Impedância AC e potenciais referências para outras aplicações de eletroanálise
  • Fácil inclusão de condições de suporte do eletrólito para eletroanálise
  • Interface específica para Voltametria cíclica
  • Transporte de espécies, Transferência de calor e escoamento fluido em meio livre e poroso
  • Suporte para reações catalíticas de superfície onde espécies podem serem transportadas através das superfícies
  • Diagramas de Nyquist e Bode de Impedância AC

Áreas de Aplicação

  • Eletroanálise
  • Eletrólise
  • Eletrodiálise
  • Sensores eletroquímico
  • Bioeletroquímica
  • Sensores de Glucose
  • Sensores de gases
  • Eletrólise Cloro-álcalis
  • Produção de hidrogênio e oxigênio
  • Dessalinização de água do mar
  • Produção de água ultra-pura
  • Tratamento eletrólito gasto
  • Controle de pH de alimentos líquidos
  • Controle de reações eletroquímica em implantes biomédicos

Modeling the Electrochemistry of Blood Glucose Test Strips

Cyclic Voltammetry

Current Distribution in a Chlor-Alkali Membrane Cell

Desalination in an Electrodialysis Cell

Electrochemical Treatment of Tumors

Diffuse Double Layer With Charge Transfer

Wire Electrode

Electrochemical Impedance Spectroscopy

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