为什么模型电化学应用?

2013年4月18日

将电化学领域始终难以将电化学领域放入更传统的工程领域。专注于电化学应用的部门和机构可以在化学工程,物理学,材料科学,物理化学,甚至土木工程和电气工程中找到。我相信这是因为电化学大量参与了完全不同的应用程序 - 以某种方式相当新。需要在它们可以理解和优化之前研究电化学应用,但这样做实验不会给出所有答案。

电化学很难通过实验研究

电化学与工作的一体化电池和燃料电池,属于电力和汽车行业,而电化学过程对大多数人负责世界上的腐蚀,材料科学家和土木工程师通常研究的东西。电化学加工,蚀刻和沉积在电子行业中是普遍存在的,但是可以通过物理化学家研究。然而,在所有这些情况下,在电化学过程中发生的潜在化学和物理学往往难以通过实验研究 - 电化学反应有时会在多孔介质中隐藏起来,或者通常腐蚀的情况下,腐蚀的常见情况下多年的跨度。在许多情况下,您可以测量在系统上集中的全局电流和电压,但几乎不可能测量电极电平的激活过电位或电流密度。为了完全理解和优化您的流程,设备和周边环境,还需要模拟这些电化学应用程序。

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188金宝搏优惠COMSOL迎合了许多需要考虑电化学应用的行业。我们的电池和燃料电池模块包含此类建模的相关特征,例如优化电极,分离器,集电器和馈线,进料通道,膜和电解质的材料特性和配置。这电沉积模块是不仅适用于在电极表面处发生的电化学反应,还可以用于包括周围系统的效果,例如诸如对流电解质的运输,以及可用于增强沉积或蚀刻工艺的屏蔽和掩蔽。虽然这吧腐蚀模块显然模拟了潜在的腐蚀过程,例如电镀,点蚀和缝隙腐蚀,它对模拟腐蚀保护过程,如ICCP和牺牲阳极,甚至控制水下电势可用于赠送潜艇的位置

...但可能有更多的事情要做

然后,当我以前使用建模电化学应用程序时,它不在这些领域。事实上,我研究了一些最古老的电化学应用;苛性钠,氯和氯酸盐的平凡生产。工业电解还答案,铝甚至氢和氧气的生产。这些占世界流行行业内部最大的生产方法和数量的材料。

在另一个层面上,蓬勃发展的科学是生物系统的研究他们对电化学的依赖。我们有一个例子肿瘤的电化学处理这是用来的nernst-planck方程式在阳极处定义氯和氧进化过程的竞争电化学反应动力学的界面。肿瘤中两种化学品的生产显着降低了每个电极的pH值,这导致肿瘤的破坏。这是在非传统领域出现的电化学的另一个例子,也许这次在生物医学工程中。

电化学应用:肿瘤内的pH-谱
在治疗期间在不同时间步骤左右肿瘤内的pH-谱。

阳极电流密度
总电流密度(蓝线)和氯气(红线)和氧气(绿线)的电流密度超过六分钟的进化反应。

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