Batteries and Fuel Cells Module

Usabilidade Aprimorada de Reações Químicas em Meios Porosos

O termo fonte Reactions nas interfaces Transport of Diluted Species in Porous Media agora oferece as seguintes opções para se levar em conta a base volumétrica reativa para meios porosos saturados e não saturados:

  • Volume total
  • Volume de poros
  • Fase líquida
  • Fase gasosa

Usando dados de literatura para expressões cinéticas é, portanto, mais simples e menos suscetível a erros, já que eles podem ser tabulados para bases volumétricas diferentes.

Agora é possível selecionar a relação adequada de reação como base para a expressão de taxa de reação. Nesse caso, a reação por volume total de poros foi selecionada. Agora é possível selecionar a relação adequada de reação como base para a expressão de taxa de reação. Nesse caso, a reação por volume total de poros foi selecionada.

Agora é possível selecionar a relação adequada de reação como base para a expressão de taxa de reação. Nesse caso, a reação por volume total de poros foi selecionada.

Expansão Higroscópica

A expansão higroscópica é um efeito da tensão material interna causada por mudanças no teor de umidade. O novo acoplamento multifísico Hygroscopic Swelling é usado para acoplar concentração de umidade entre as interfaces Transport of Diluted Species ou Transport of Diluted Species in Porous Media e a interface Solid Mechanics.

Modelo de Gás com Particulado

A difusão de Knudsen está inclusa como um mecanismo adicional de transporte na interface Transport of Concentrated Species para habilitar modelos de Gás Empoeirado. Esse mecanismo está disponível para os modelos de difusão Lei de Fick e Média de Mistura. O modelo de Gás Empoeirado às vezes é preferido para prever com precisão o transporte de massa acompanhado de reações químicas em meios porosos, por exemplo, em aplicações de membranas catalíticas e células a combustível.

Em gases, esse mecanismo é importante para a taxa de transporte se a via livre média das moléculas transportadas estiver na mesma ordem de magnitude ou for maior do que a escala de comprimento do sistema. Por exemplo, em um poro longo com um diâmetro estreito (2 a 50 nm), as moléculas frequentemente colidem com a parede do poro, e a difusão precisa ser ajustada de acordo.

Variáveis de Concentrações Baseadas na Massa

A interface Transport of Concentrated Species agora oferece variáveis de concentração baseadas na massa (kg/m3), além de frações da massa. Isso pode ser usado em pós-processamento, relatórios e visualização, adicionando a flexibilidade de apresentar dados em unidades diferentes, dependendo das preferências da pessoa que interpreta os resultados.

A lista de expressões nos grupos de plotagem apresenta a concentração mássica, além das concentrações molares e das frações mássicas. A lista de expressões nos grupos de plotagem apresenta a concentração mássica, além das concentrações molares e das frações mássicas.

A lista de expressões nos grupos de plotagem apresenta a concentração mássica, além das concentrações molares e das frações mássicas.

Convergência e Estabilidade Aprimoradas Através da Etapa de Inicialização de Distribuição de Corrente e Novos Estudos nas Interfaces de Eletroquímica

Muitos modelos eletroquímicos requerem valores iniciais adequadamente derivados para atingir a convergência ou até mesmo para fazer um solver dependente de tempo funcionar. Os novos estudos Stationary with Initialization e Time-dependent with Initialization agora estão disponíveis para todas as interfaces eletroquímicas, com a utilização de uma etapa de estudo Current Distribution Initialization. Esses novos estudos facilitam a solução de modelos eletroquímicos com cinética não linear.

Área de Seção Transversal

Uma nova propriedade, Cross Sectional Area, agora está disponível em modelos 1D da interface Electrochemistry. Com esse recurso, a área da célula agora pode ser especificada, e a corrente total da célula pode ser calculada. Além disso, os recursos de contorno Electrolyte Current e Electrode Current agora estão disponíveis em 1D.

Propriedade Área de Seção Transversal agora disponível na interface Eletroquímica em 1D. Propriedade Área de Seção Transversal agora disponível na interface Eletroquímica em 1D.

Propriedade Área de Seção Transversal agora disponível na interface Eletroquímica em 1D.

Fontes de Corrente de Ponto e Linha para Modelagem de Eficiência de Eletrodo

Para grandes problemas com geometrias complexas, frequentemente não é possível resolver geometricamente todas as partes da geometria. Se um pequeno eletrodo for usado para oferecer uma fonte de corrente, isso pode ser o bastante para \"injetar\" a fonte da corrente em um ponto na geometria, em vez de criar o contorno do eletrodo e fornecer a corrente do eletrodo como uma condição de contorno adequada. Com os recursos de Fonte de Corrente de Ponto e Linha nas interfaces Distribuição de Corrente Primária e Secundária, é possível aplicar uma fonte de corrente em um ponto em geometrias 2D, 2D axissimétrico e 3D.

A figura ilustra uma fonte de corrente de ponto e linha aplicada a uma geometria 3D simples. A figura ilustra uma fonte de corrente de ponto e linha aplicada a uma geometria 3D simples.

A figura ilustra uma fonte de corrente de ponto e linha aplicada a uma geometria 3D simples.

Distribuição de Carga de Célula Inicial

Fornecer valores iniciais adequados para simulações de baterias pode ser desafiador, já que o modelador precisa \"inverter\" propriedades de células globais que são frequentemente usadas por engenheiros de baterias. Novas entradas, como o estado geral da carga ou uma voltagem de circuito aberto de bateria inicial, agora foram introduzidas às interfaces baseadas em baterias.

Com o uso do novo nó Initial Cell Charge Distribution nas interfaces Lithium-Ion Battery e Battery with Binary Electrolyte, agora é possível definir a voltagem de célula inicial ou o estado de carga (SOC) da célula, em vez das concentrações de lítio sólido individuais nos eletrodos porosos. Esse recurso também possibilita equilibrar a quantidade de materiais ativos disponíveis para intercalação nos eletrodos, calculando automaticamente as porosidades da fase de eletrodo.

Novo Tutorial: Bateria de Óxido de Zinco-Prata

Baterias de óxido de zinco-prata (Zn-AgO) são usadas em diferentes indústrias, graças à sua alta capacidade por unidade de peso. Elas também têm características de desempenho superiores, como tempos longos de operação e baixa autodescarga (vida útil longa). Baterias Zn-AgO de tamanhos maiores são usadas em aplicações importantes, como submarinos, mísseis e aplicações aeroespaciais. Células de botão de tamanhos menores são bem adequadas para fontes de alimentação miniaturizadas em aparelhos auditivos, relógios eletrônicos e outros dispositivos de baixa energia.

Essa nova aplicação simula a descarga de uma bateria de óxido de zinco-prata. As reações eletroquímicas nos eletrodos positivo e negativo levam a alterações na porosidade e na concentração de espécies nos eletrodos.

As características de descarga de uma bateria Zn-AgO dependem da concentração inicial de zinco, algo que pode ser investigado usando esse modelo. As características de descarga de uma bateria Zn-AgO dependem da concentração inicial de zinco, algo que pode ser investigado usando esse modelo.

As características de descarga de uma bateria Zn-AgO dependem da concentração inicial de zinco, algo que pode ser investigado usando esse modelo.

Novo Tutorial: Bateria de Lítio-Ar

Baterias de metal-ar recarregáveis têm chamado bastante a atenção recentemente, em especial devido à sua alta densidade energética específica. Baterias de lítio-ar têm um valor de densidade energética teórica de cerca de 11.400 Wh/kg, quase 10 vezes maior do que, por exemplo, as baterias de íons de lítio usadas em celulares e carros elétricos dos dias atuais.

Essa nova aplicação estuda a descarga de uma bateria de lítio-ar, incluindo o transporte de oxigênio no eletrodo positivo poroso, em que a redução eletroquímica de oxigênio leva a alterações na concentração do produto da reação e na porosidade do eletrodo.

Características de descarga de uma bateria de lítio-ar para densidades de corrente de descarga diferentes. Características de descarga de uma bateria de lítio-ar para densidades de corrente de descarga diferentes.

Características de descarga de uma bateria de lítio-ar para densidades de corrente de descarga diferentes.

Infinite Element Domains na Interface Darcy\'s Law

A interface Darcy\'s Law agora suporte domínios de elementos infinitos e mais avançados cálculos de fluxos de contorno.