باتری ها و سلول های سوختی Batteries & Fuel Cells آموزش کامسول comsol

ماژول باتری ها و سلول های سوختی

Batteries & Fuel Cells

باتری ها و سلول های سوختی: تراکم انرژی بیشتر ، عمر طولانی تر

از باتری ها و سلول های سوختی خواسته می شود در محیط های پر چالش ، با تراکم انرژی بیشتر یا راندمان انرژی بالاتر ، در طول عمر طولانی تر عمل کنند. این الزامات فشار بیشتری به صنایع مرتبط وارد می کند و مدل سازی و شبیه سازی به سرعت به یکی از ابزارهای لازم برای توسعه ، طراحی ، بهینه سازی و اطمینان از کیفیت و ایمنی باتری ها و سلول های سوختی  تبدیل می شود. نمونه هایی از سیستم هایی که ممکن است مورد مطالعه قرار گیرند عبارتند از: باتری های اسید- سرب ، باتری های لیتیوم-یونی ، باتری های نیکل – هیدرید ، سلول های سوختی اکسید جامد (SOFC) ، سلول های سوخت مستقیم متانول (DMFCs) ، و سلول های سوختی غشایی تبادل پروتون (PEMFC) .

ماژول های باتری و سلول های سوختی از تحلیل رفتار الکتروشیمیایی در الکترودها و الکترولیت های باتری ها و سلول های سوختی استفاده می کنند و به شما این امکان را به شما می دهد تا عملکرد آنها را برای شرایط مختلف کار ، پیکربندی طراحی و شرایط بحرانی در مکانیسم های مختلف بررسی کنید. با استفاده از این ماژول الحاقی ، می توانید خصوصیاتی مانند انتقال گونه های شارژ شده و خنثی ، انتقال جریان ، جریان سیال ، انتقال گرما و نیروهای محرک واکنش های الکتروشیمیایی در الکترودهای مسطح و متخلخل را شبیه سازی کنید. با استفاده از این درک از این خصوصیات ، می توانید هندسه ها و انتخاب مواد الکترودهای سیستم ، جداکننده ها ، غشاها ، الکترولیت ها و جمع کننده جریان و فیدرهای را با توجه به عملکرد ، طراحی و بهینه سازی کنید.

باتری ها و سلول های سوختی Batteries & Fuel Cells آموزش کامسول comsol

  • رابط های توزیع جریان اصلی ، ثانویه و ثالثیه برای تعادل جریان موجود در الکترولیت و منافذ آن برای جریان های آزاد و متخلخل
  • فرمولاسیون الکترسیته ، برای معین کردن الکترولیت یا معادله پواسون برای معادلات تعادل بار
  • معادلات Nernst-Planck در محلول های رقیق و غلیظ
  • معادله Nernst- Einstein  برای ارتباط پویایی و انتشار در الکترولیت ها
  • معادله ماکسول – استفان برای جا به جایی در گازها از جمله واکنش های همگن و الکتروشیمیایی به عنوان منبع و سینک
  • قانون اهم و حفظ جریان در الکترودها
  • معادله هسته برای تعادل پتانسیل و تمرکز پتانسیل
  • قانون استوکیومتری و فارادی برای همگام شدن خودکار مواد و جریان برای واکنش الکترود
  • سینتیک الکترود برای محاسبه فعال سازی و تمرکز پتانسیل
  • الکتروکاتالیز شامل جذب و دفع
  • معادلات باتلر-وولر و تافل برای سینتیک از پیش تعریف شده
  • توضیحات رابط الکترولیت جامد (SEI) شامل متغیر مدل برای تغییر ضخامت رابط( بسته به شرایط عملیاتی)
  • بررسی تعامل گونه ها در ذرات الکترود
  • فرمول های از پیش تعریف شده برای الکترودهای متخلخل و GDE ها ، از جمله اثرات تخلخل و انحناء با استفاده از روابط Bruggeman برای جریان های مؤثر
  • مدل های Agglomerate  و مدل های غشاء نازک برای توصیف جا به جایی در منافذ الکترولیت ها در الکترود متخلخل و GDEs
  • تنوع تخلخل ناشی از انحلال مواد الکترود در حین کار به عنوان یک متغیر مدل همراه با واکنش های انتقال بار
  • مطالعات طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (مقاومت AC) برای کلیه سیستم های توصیف شده ، از جمله تأثیر ظرفیت خازن دو لایه
  • مطالعات قطع جریان
  • شبیه سازی های ثابت و گذرا با تنظیمات حل کننده های سازگار برای سیستم های الکتروشیمیایی
  • گرمایش ژول به دلیل تلفات اهمی و گرمایش به دلیل از بین رفتن فعال شدن در الکترودها و در الکترولیت ها
  • انتقال حرارت در محیط های آزاد و متخلخل ، از جمله جریان غیر حرارتی چند لایه
  • همگام سازی از پیش تعریف شده برای جریان متخلخل در تماس با کانال های باز( مانند صفحات دو قطبی سلول سوختی و کانال های خنک کننده با استفاده از معادلات Brinkman)
  • جا به جایی گونه های شیمیایی برای شبیه سازی فرایند پیری به دلیل خرابی شیمیایی مواد باتری ، به عنوان مثال در تفکیک کننده ها

باتری ها و سلول های سوختی Batteries & Fuel Cells آموزش کامسول comsol

باتری ها و سلول های سوختی Batteries & Fuel Cells آموزش کامسول comsol

  • طراحی و مطالعات عملیاتی:
    • FC قلیایی
    • FC متانول مستقیم
    • FC کربنات مذاب
    • FC Membrane Exchange (PEM) FC
    • FC اکسید جامد
    • انبار کردن سلول های سوختی
    • باتری سربی – اسیدی
    • باتری یونی –  لیتیوم
    • باتری نیکل – هیدرید
    • بسته های باتری
    • جمع کننده ها و فیدرهای
    • الکترودهای متخلخل
    • الکترودهای انتشار گاز (GDE)
    • الکترولیت جامد
  • مدل سازی و شبیه سازی:
    • مدیریت حرارتی
    • فرار حرارتی در باتری ها
    • مدارهای کوتاه در باتری ها
    • مکانیسم های پیری به دلیل اثرات ساختاری ، حرارتی و شیمیایی

باتری ها و سلول های سوختی Batteries & Fuel Cells آموزش کامسول comsol

pdf   آموزش کامل این بخش  (زبان اصلی)