我的同事埃德蒙·迪金森（Edmund Dickinson）最近写了关于循环伏安法，以及如何建模。这是一个很棒的博客条目，因为它确实描述了该应用程序以及如何在Comsol多物理学中实现此类模型。尽管埃德蒙（Edmund）具有电分析的背景，在该分析中，循环伏安法，计量法和电化学阻抗是重要的工具，但我在comsol之前的寿命不同，但在工业电解中工作。对于我们俩来说，新的电化学模块将是当时的完美工具，因为它可以满足我们的每个需求。
材料和电流转移与电化学反应相结合
这电化学模块使您能够在电分析，电解和电透析中建模应用。所有这些应用都受电化学反应，材料运输和转移电流的影响，但是根据应用的不同，这些参与过程的重要性或影响可能会有所不同。描述电化学过程的所有可能方法都可以在电化学模块中获得，您可以选择要访问和使用的方法，或者全部包括在内。
等式中的许多术语描述电化学反应
以电化学反应动力学为例。这是像埃德蒙（Edmund）这样的电积分分析师至关重要的属性。能够使用模型来描述电极表面所有参与反应的动力学对气体和葡萄糖传感器的设计师至关重要。有关这些动力学的参数很多：电极电位的影响（电子传递的驱动力）；反应物和产物在电极表面的浓度；乐动体育app无法登录非参与物种（如水）对这种电子转移的屏蔽作用；电催化剂接收或释放这些电子的能力；电极的活动表面积可用于进行反应；温度;和其他因素。
图1：AC阻抗是用于提取有关电化学反应的定量信息的工具之一。该图像是一个奈奎斯特图，电化学模块还允许制作Bode图。
这些用称为交换电流密度，转移系数（或对称因素）和过电势的术语封装。与其他术语一起，这些都被烘烤成管家方程的变化。这是埃德蒙（Edmund）所扮演的电化学模块中的功能之一，将他的模型与实验进行比较并估算这些术语的值。他可能还必须考虑反应和惰性物种向电极移动和惰性物种的转运效应，以便通过传感器进行的分析测量准确反映了整体溶液中的浓度。
宏观影响在电化学中的重要性
另一方面，I更关注整个电化学电池内发生的质量和电荷转移。在我工作的氯酸盐工厂，所需的操作电压降低了10mv，这意味着每年运营成本降低了200万美元。降低这些成本的一部分来自优化迫使电化学反应发生所需的能量量。通常，这涉及找到完美的电催化剂以帮助电荷转移，以及表面条件以最大化反应区域。这是由实验室中的电分析师始终完成的，并为电化学工程师制造了适当的电极。
图2：电荷转移的模型和电势下降的次级电流分布模型中元素细胞的次级电流分布模型。电化学模块还支持假设主要电流和三级电流分布的过程建模。
我与我合作的电解电池中的因素使电极在电极的长度，宽度和宽度上尽可能均匀地分布，同时避免了不必要的电子反应发作。优化物种向电极的传输也非常重要，因为转移越大，在达到可能发生其他反应甚至弧形的限制电流密度之前，操作电流密度（和材料产生）越大。电极，电流馈线和分离膜的结构完整性和运行生活也很重要。
在这里，我本来可以利用描述电化学反应的特征，但可以将它们与描述流体动力学和均质的，非电气化学反应的其他方程式结合在一起，这些反应发生在电解质中。对通过的材料运输的强大描述对流，，，，扩散， 和离子迁移（Nernst-Planck方程）也将包括在内，以完整描述电极处发生的第三级电流密度。
十五年前，我和我们氯酸盐公司的其他同事都使用许多假设和计算机编程来尝试描述所有这些效果，包括在实验室和工厂中。如果那时我们拥有电化学模块，我们将大大改善该过程，生活将变得更加容易。
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