این مثال ذخیره سازی زیرزمینی CO2 را در بخشی از سازند یوهانسن در سواحل نروژ شبیه سازی می کند. CO2 با استفاده از چاه تزریقی با سرعت ۱۵ کیلوگرم بر ثانیه در مدت ۲۵ سال تزریق می شود و پس از آن چاه بسته می شود. این مدل برای محاسبه پخش CO2 در دامنه شبیه‌سازی در طول فاز تزریق و در طی ۲۵ سال به طور مستقیم پس از خاموش شدن چاه تزریق استفاده می‌شود. این مدل حاوی اطلاعاتی از مجموعه داده یوهانسن است که در اینجا تحت مجوز پایگاه داده باز (ODbL) در دسترس است.

این آموزش نحوه استفاده از متغیرها و عملگرهای داخلی را برای ارزیابی دمای توده در امتداد هندسه ای مانند کانال، لوله یا دودکش در جریان غیر گرمایی به صورت دو بعدی و سه بعدی نشان می دهد. دمای توده ممکن است برای محاسبه ضریب انتقال حرارت برای یک جریان داخلی، به منظور تخمین راندمان یک مبدل حرارتی مورد نیاز باشد.

این آموزش نحوه استفاده از داده های پلاریزاسیون ثابت را برای انجام تخمین پارامتر یک مدل سلول سوختی غشایی الکترولیت پلیمری (PEMFC) نشان می دهد.

مدلی که یک مجموعه الکترود غشایی ۵ لایه (MEA) را تعریف می‌کند، دو بعدی است و شامل تعادل بار الکترونیکی و یونی، سینتیک باتلر-ولمر، و همچنین انتقال گاز انتشاری و همرفتی در لایه و الکترود انتشار گاز اکسیژن/هوا است. لایه کاتالیزوری).

دو مجموعه از داده های قطبش، برای یک اکسیژن مرطوب یا مخلوط هوا، برای تخمین چهار پارامتر مدل استفاده می شود.

این آموزش مدیریت حرارتی یک پشته پیل سوختی غشای الکترولیت پلیمری (PEM) را مدل‌سازی می‌کند. عملکرد پشته با مشخصات دمایی مشابه برای همه سلول‌ها مهم است، زیرا توزیع دما نابرابر ممکن است منجر به تراکم بخار آب غیریکنواخت و تغییر عملکرد سلول به سلول شود.

پشته متشکل از پنج سلول است که با صفحات دوقطبی که مایع خنک‌کننده مایع را حمل می‌کنند، درون لایه‌ای قرار گرفته‌اند. این مدل دما، پتانسیل‌های فاز الکترود و الکترولیت، انتقال جرم گونه‌های واکنش‌دهنده در هر محفظه گاز جداگانه، و فشار سیال و سرعت‌های متناظر در محفظه‌های جریان گاز و مایع را حل می‌کند.

این مدل یک الکترولیز آب قلیایی با شکاف صفر را تعریف می‌کند، که در آن اکسیژن و گاز هیدروژن در الکترودهای نمدی نیکل انتشار گاز متخلخل، که در مجاورت یک جداکننده متخلخل (دیافراگم) قرار می‌گیرند، تکامل می‌یابند.

این مثال جریان و انتقال جرم را در کانال ها و لایه انتشار گاز (GDL) یک سلول سوختی الکترولیت پلیمری مدل می کند. واکنش الکترود کاتدی به عنوان یک شرایط مرزی مدل‌سازی می‌شود که در آن چگالی جریان محلی به پتانسیل اضافی و غلظت اکسیژن محلی بستگی دارد. مازاد پتانسیل در امتداد مرز کاتد با استفاده از یک DAE توزیع شده حل می شود. آند و غشا با استفاده از مقاومت توده ای مدل سازی می شوند.

سلول‌های بدنه سیلندر چرخشی یک ابزار آزمایشی مهم در آبکاری و رسوب الکتریکی هستند و برای اندازه‌گیری توزیع غیریکنواخت جریان، انتقال جرم و قدرت پرتاب حمام‌های آبکاری استفاده می‌شوند. این مدل نتایج را برای یک سلول تجاری موجود (RotaHull (R)) همانطور که در مقاله منتشر شده است، تولید می کند [۱]. به طور خاص، توزیع جریان اولیه، ثانویه و سوم را در امتداد الکترود و همچنین انتشار مس در لایه منتشر در اطراف کاتد بررسی می‌کند.

این مدل تکامل شکل یک برآمدگی میکروکانکتور را در طول زمان به عنوان رسوب مس روی سطح الکترود شبیه‌سازی می‌کند. انتقال یون مس در الکترولیت از طریق همرفت و انتشار انجام می شود. سینتیک الکترود با بیان باتلر-ولمر وابسته به غلظت توصیف می‌شود.

هنگام آنودایز کردن آلومینیوم، سطح به صورت الکتروشیمیایی تغییر می یابد تا یک فیلم Al2O3 ساینده و مقاوم در برابر خوردگی تشکیل شود. سینتیک الکترود در طول فرآیند تنها با رشد لایه اکسید به طور جزئی تحت تأثیر قرار می گیرد، بنابراین یک تجزیه و تحلیل ثابت از توزیع جریان برای تعیین یکنواختی ضخامت این لایه کافی است.

این مدل استفاده از مش های متحرک را در استفاده از رسوب الکتریکی مس بر روی تخته های مدار نشان می دهد. در این محیط‌ها وجود حفره‌ها یا ترانشه‌ها مشهود است.

روش الکتروتحلیلی رایج برای تشخیص آمپرومتریک جامع در یک لایه نازک میکروسکوپی به عنوان یک مسئله انتشار متقارن ۱ بعدی مدل‌سازی می‌شود. نتیجه شبیه‌سازی‌شده با معادله تحلیلی کترل در زمان‌های کوتاه مطابقت دارد، و همانطور که در زمان‌های طولانی زمانی که لایه انتشار روی سلول لایه نازک قرار می‌گیرد، منحرف می‌شود.

دستگاه های الکتروکرومیک (ECD) ممکن است در پنجره های “هوشمند” استفاده شوند، به عنوان مثال در ساختمان ها یا دریچه های موتور سیکلت، جایی که می توان شفافیت دستگاه را با اعمال یک ولتاژ کنترل کرد.

ECD ها از این واقعیت استفاده می کنند که جذب نور بصری برای یک گونه شیمیایی در محلول ممکن است به حالت اکسیداسیون بستگی داشته باشد.

با استفاده از الکترودها برای کنترل حالت اکسیداسیون، می توان شفافیت کل سلول را با تغییر پتانسیل کنترل کرد.

این مدل تغییر دینامیکی شفافیت یک سلول الکتروشیمیایی EN را زمانی که در معرض یک مرحله بالقوه قرار می‌گیرد، شبیه‌سازی می‌کند، و به دنبال آن آرامش یا در مدار باز یا با اتصال کوتاه سلول.

این مدل خوردگی اتمسفر یک زوج گالوانیکی را شبیه‌سازی می‌کند که شامل یک پوشش فلزی Al-Co-C و یک آلیاژ آلومینیوم است که با لایه الکترولیت ضخامت ۱۰۰ میکرومتر در تماس است.

هدف از این مدل تجسم پتانسیل الکتریکی در یک سلول الکتروشیمیایی، به عنوان مثال یک باتری است. این در OCV و در حین کار انجام می شود. در باتری، این با OCV، تخلیه و شارژ مجدد مطابقت دارد.

خوردگی ناشی از جریان متناوب (AC) در صنعت نفت و گاز مشهود است، به ویژه زمانی که یک خط لوله در مجاورت خطوط انتقال قدرت بالا باشد.

یک مدل عددی ارائه شده در اینجا ابتدا اثر جریان مستقیم (DC) پتانسیل اعمال شده بر خوردگی را با استفاده از یک تحلیل ثابت و سپس اثر AC بر خوردگی را با استفاده از یک تحلیل گذرا ارزیابی می‌کند.

سپس این مدل برای بررسی اثر فرکانس بر نرخ خوردگی AC گسترش می‌یابد و سهم خازنی دو لایه را به ویژه در فرکانس بالاتر نشان می‌دهد.

یک پیل سوختی PEM با دمای پایین، آب را در سمت کاتد تولید می‌کند و برای جریان‌های بالاتر، آب مایع در لایه‌های متخلخل و در میدان جریان تشکیل می‌شود.

این آموزش نشان می دهد که چگونه می توان از عملکرد کمی نامشخص (UQ) برای پاسخ به سؤالات مربوط به حساسیت و قابلیت اطمینان یک راکتور جریان با تجزیه حرارتی استفاده کرد.

این آموزش نحوه ادغام چندین مدل باتری Lumped را در رابط Electrical Circuit نشان می دهد.

یک رویکرد مدل مدار معادل ساده برای باتری‌های هیدرید فلز نیکل ارائه شده است. مدل ۰D از مقاومت، خازن، منبع جریان و منبع ولتاژ مبتنی بر حالت شارژ (SOC) تشکیل شده است. یک وابستگی از نوع آرنیوس برای توضیح خود تخلیه استفاده می شود. تمام پارامترهای مدل یا ثابت یا تابع SOC هستند. یک مطالعه وابسته به زمان برای یک چرخه تخلیه شارژ برای نرخ های مختلف C ارائه شده است.

باتری های سرب اسید به طور گسترده ای به عنوان باتری های راه اندازی برای کاربردهای کششی مختلف مانند اتومبیل ها و کامیون ها و غیره استفاده می شوند.

در یک باتری جریان ردوکس، انرژی الکتروشیمیایی به صورت زوج های ردوکس در الکترولیت ذخیره می شود، که در مخازن خارج از سلول الکتروشیمیایی ذخیره می شود.

به دلیل ظرفیت بالای آن، سیلیکون (Si) اغلب به گرافیت در الکترود منفی باتری های لیتیوم یون اضافه می شود.

الکترودهای ترکیبی سیلیکون-گرافیت ممکن است پسماند ولتاژ ترمودینامیکی قابل توجهی را نشان دهند (“وابستگی مسیر”) زیرا پتانسیل تعادل واکنش بین لیتیوم – سیلیکون به تاریخچه شارژ – تخلیه الکترود بستگی دارد.

این مثال مدل نشان می دهد که چگونه می توان Si را به عنوان یک ماده الکترود اضافی به یک الکترود متخلخل در رابط باتری لیتیوم-یون اضافه کرد و چگونه یک متغیر حافظه را تعریف کرد که قادر به مدیریت پسماند ولتاژ با استفاده از یک رابط PDE فرم ضریب اضافی است.

این مثال نتایج مثال آموزشی ژله رول را با استفاده از یک نمایش مسطح از هندسه مبتنی بر مارپیچ زخم تکرار می کند.

باتری های لیتیوم سولفور (Li-S) در کاربردهای خاص با تقاضای بالا برای چگالی انرژی خاص، که ممکن است به ۵۰۰-۶۰۰ Wh/kg برسد، استفاده می شود.

این آموزش رابط Lumped Battery را برای مدل‌سازی کاهش ظرفیت در باتری نشان می‌دهد. مجموعه ای از پارامترهای توده ای برای توصیف از دست دادن ظرفیتی که به دلیل واکنش های انگلی در باتری رخ می دهد، با فرض عدم آگاهی از ساختار داخلی یا طراحی الکترودهای باتری یا انتخاب مواد استفاده می شود.

این برنامه استفاده از یک تابع مدل جایگزین را برای پیش‌بینی قابلیت نرخ سلول باتری NMC111/گرافیت نشان می‌دهد.

این مثال کاربردی برای بررسی موارد زیر مفید است:

ولتاژ،
پلاریزاسیون (افت ولتاژ)،
مقاومت داخلی،
حالت شارژ (SOC) و
قابلیت نرخ گذاری،
در باتری های لیتیوم یون تحت شرایط همدما.

این آموزش عمیق‌تر به بررسی قابلیت نرخ در باتری می‌پردازد و نشان می‌دهد که چگونه رابط باتری لیتیوم-یون یک ابزار مدل‌سازی عالی برای انجام این کار است.

رسوب لیتیوم فلزی بر روی الکترود منفی در اولویت نسبت به ترکیب لیتیوم به عنوان یک کاهش ظرفیت و نگرانی ایمنی برای باتری های لیتیوم یون شناخته شده است. شرایط شارژ سخت مانند جریان های بالا (شارژ سریع) و/یا دمای پایین می تواند منجر به آبکاری لیتیوم شود. این آموزش آبکاری لیتیوم را با استفاده از رابط باتری لیتیوم یونی برای پیش‌بینی زمان و مکان انتظار آبکاری در یک سلول بررسی می‌کند. افت ظرفیت حاصل برای دماها و نرخ های شارژ مختلف پیش بینی می شود.

در باتری لیتیوم فلزی، فلز لیتیوم در هنگام شارژ روی الکترود منفی رسوب می کند.

به دلیل سوء استفاده، مانند اتصال کوتاه داخلی یا خارجی یا گرمایش بیش از حد، یک سلول باتری جداگانه ممکن است به سمت گرما برود که در طی آن سلول باتری مقدار قابل توجهی گرما تولید می کند.

سیستم های ذخیره انرژی باتری با توان بالا (BESS) اغلب مجهز به سیستم های خنک کننده مایع هستند تا گرمای تولید شده توسط باتری ها را در حین کار حذف کنند.