Модуль электрохимии, дополнение к COMSOL Multiphysics®, предоставляет инструменты моделирования и имитации для проектирования, понимания и оптимизации электрохимических систем. Его можно использовать для фундаментальных исследований электрохимических применений, таких как циклическая вольтамметрия, очистка сточных вод, опреснение морской воды и электрокатализ. Модуль электрохимии может быть объединен с другими модулями в наборепродуктов COMSOL® для дальнейшего расширения его мультифизических возможностей. Основными задачами анализа, для которых используется электрохимический модуль, являются общий электроанализ, электролиз, электродиализ и биоэлектрохимический анализ. Для проектов, связанных с проектированием батарей, топливными элементами и электролизами, коррозией и электроосаждением, доступны другие дополнительные продукты со специализированной функциональностью.
Электроаналитические Методы Электрохимический модуль способен описывать общие электроаналитические методы, включая (циклическую) вольтамметрию, (хроно) амперометрию, потентиометрию, кулометрию и электрохимическую импедансную спектроскопию (EIS). Эти методы могут быть использованы для моделирования и исследования либо в статическом электролитном растворе, либо в растворе электролита, подверженном принудительному потоку жидкости. Используя модуль электрохимии вместе с модулем оптимизации, пользователи могут определить свойства из комбинированных экспериментальных и симуляционных результатов, такие как плотность обменного тока, коэффициенты переноса заряда, конкретные активные площади поверхности, диффузивности и механизмы реакции. Впоследствии они могут быть использованы в промышленных приложениях для точного моделирования и оптимизации проектирования.
Электролиз и электродиализ Для описания общего электролиза, такого как хлорно-щелочные и хлоратный электролиз, модуль электрохимии включает в себя функциональность моделирования произвольных электролитов, мембран и электрохимических реакций, которые включают любое количество ионов и нейтральных видов. Модуль также можно использовать для моделирования электродиализа, такого как опреснение морской воды до питьевой воды, и электродеионизации, например, производства сверхчистой воды. Аналогичные модели электродиализа могут быть использованы для исследования и проектирования процессов контроля рН и удаления кислот из вина, сока и других растворов в пищевой промышленности. Модуль электрохимии учитывает перенос химических видов ионов и нейтральных видов, поток жидкости и теплопередачу, а также электрохимические реакции с произвольной кинетикой реакций.
Биоэлектрохимия Модуль электрохимии широко используется в области биоэлектрохимии для описания и понимания транспортных и равновесных реакций, которые происходят в биохимических датчиках, таких как датчики глюкозы, кислорода и pH. Модуль также может быть использован для моделирования электролиза в биохимических системах, например, при электрохимической обработке опухолей — метод, используемый для лечения опухолей у животных. Кроме того, модуль электрохимии является популярным инструментом для исследования микробных электрохимических систем, используемых для анализа таких процессов, как сточные воды и очистка сточных вод.
