Модуль топливных элементов и электролизера является дополнением к программному обеспечению COMSOL Multiphysics® для более глубокого понимания систем топливных элементов и электролизеров, что полезно для проектирования и оптимизации электрохимических элементов. Типы систем, которые могут быть изучены, включают в себя протонообменные мембранные топливные элементы (PEMFC), гидроксидообменные (щелощелочные) топливные элементы (AFC) и твердооксидные топливные элементы (SOFC), а также соответствующие системы гидролиза воды. Модуль вмещает все типы топливных элементов и электролизатов.
Как и в каждом продукте в наборе продуктов COMSOL, мультифизические возможности встроены в программное обеспечение для включения многофазного потока жидкости, теплопередачи, термодинамических свойств и многого другого.

Водородные Топливные Элементы
Модуль топливных элементов и электролизера имеет заранее определенные составы для наиболее распространенных типов водородных топливных элементов и учитывает электроды, электролит, а также токоулекторы и питатели. Примерами типов топливных элементов, которые можно моделировать, являются PEMFC, AFC, PAFC, SOFC, MCFC и высокотемпературные PEMFC, и это лишь некоторые из них.
Моделирование и симуляция могут быть использованы для прогнозирования распределения тока и потенциала, распределения химических видов и распределения температуры в топливном элементе. Таким образом, ячейка может быть спроектирована для наилучшего возможного использования и эксплуатации в заданном наборе условий. Важными аспектами являются удаление воды и избегание неодномерного использования клетки, что может привести к низкой производительности и сокращению продолжительности жизни. Кроме того, можно изучить микроскопические аспекты газодиффузионных электродов и активных слоев, такие как загрузка катализатора, распределение размеров частиц и бимодальное распределение пор.

Электролизаторы Для Воды
Электролизаторы могут использоваться для локального производства водорода из электричества посредством электролиза воды. Этот водород можно хранить и преобразовывать обратно в электричество с помощью топливных элементов, когда в сети есть спрос и мощность.
Конструкция водного электролизера аналогична конструкции водородного топливного элемента, с разницей в том, что по сравнению с топливным элементом ток течет в обратном направлении, катод является отрицательным электродом, а анод - положительным электродом. Модели в модуле Fuel Cell & Electrolyzer включают описание электродов газодиффузии, активного слоя, сепаратора электролитов и биполярных пластин с каналами.

Промышленные электролизы
Функциональность модуля топливного элемента и электролизера не ограничивается водяными электролизаторами: можно смоделировать любой электрохимический элемент или электролизер. Это включает в себя возможность описывать эволюцию газа и ламинарный многофазный поток. Для таких систем, как хлоратный электролиз и процесс хлор-щелочной мембраны, модуль может быть объединен с модулем CFD для обработки турбулентных потоков.