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 5 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.

کدگذاری الکتروشیمیایی یک روش رایج کم هزینه برای تولید آلیاژهای فلزی است. این مدل آموزشی رسوب الکتریکی یک آلیاژ نیکل (Ni)-فسفر (P) را نشان می دهد.

این مثال پوشش الکتریکی رنگ را بر روی درب ماشین در یک شبیه سازی وابسته به زمان مدل می کند. رنگ رسوب‌شده بسیار مقاوم است که منجر به کاهش نرخ رسوب محلی برای مناطق پوشش‌دهی شده می‌شود.

توزیع جریان اولیه در ترکیب با مدل مقاومت فیلم برای توصیف انتقال بار در الکترولیت استفاده می شود.

این مثال رسوب یک سیم پیچ سلف را به صورت سه بعدی مدل می کند. هندسه شامل اکستروژن الگوی رسوب به یک ماسک مقاوم نوری جداکننده و یک لایه انتشار در بالای مقاومت نوری است.

رسوب یا آبکاری الکترولس یک روش آبکاری غیر گالوانیکی است که نیازی به نیروی الکتریکی خارجی ندارد. این روش معمولاً برای آبکاری الکترولس نیکل، نقره، طلا و مس استفاده می شود.

این آموزش نشان می دهد که چگونه آبکاری معکوس پالس می تواند به عنوان جایگزینی بدون افزودنی برای کاهش برجستگی های کوچک در طول رسوب فلز مس استفاده شود. با تطبیق پارامترهای فرآیند، از جمله طول پالس های رو به جلو و معکوس (چرخه های وظیفه)، می توان یک سطح فلزی آینه مانند روشن ایجاد کرد.

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.

برای اینکه یک واکنش الکتروشیمیایی رخ دهد، معمولاً گونه واکنش دهنده باید قبل از احیا یا اکسیداسیون به سطح الکترود جذب شود و پس از آن گونه محصول حاصل دوباره به الکترولیت دفع می شود.

اگر سرعت جذب یا دفع در مقایسه با مرحله انتقال بار الکتروشیمیایی آهسته باشد، ممکن است پدیده جذب – واجذب در یک مدل لحاظ شود.

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 دارایی حاوی فایل مدلی است که در پست وبلاگ با عنوان “نزدیک شدن به یک مدل الکتروشیمیایی از ابتدا: باتری لیمو” توضیح داده شده است.

در این مثال، سه خط لوله موازی به طول 68 کیلومتر و فاصله تفکیک افقی 10 متر بین آنها توسط یک سیستم حفاظت کاتدی جریان تحت تاثیر (ICCP) با استفاده از یک سری آند در برابر خوردگی محافظت می‌شوند.

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.

این آموزش حفاظت کاتدی یک سازه دکل نفتی را در یک دوره زمانی 15 ساله مدل می کند.

خوردگی حفره‌ای نوعی خوردگی موضعی است که در آن حفره‌های موضعی، حفره‌ها، روی سطح فلزی در ابتدا صاف تشکیل می‌شوند.
یک گودال ممکن است با عیوب سطحی، مانند ناهمگنی در ترکیب یا شکل، یا سوء استفاده مکانیکی که منجر به یک خراش یا فرورفتگی کوچک شود، مقداردهی اولیه شود.

یک سیستم فریبنده ساده از دو گونه و دو واکنش، که تبدیل خودکار یک ماده را توصیف می کند، نشان داده شده است که رفتار عجیب و غریب شگفت آوری را نشان می دهد. با شروع از یک توصیف CSTR 0D، یک مسئله واکنش انتشار دو بعدی فرموله شده است که الگوهای غنی ناشی از چندپایداری شبکه واکنش زیربنایی را نشان می دهد.

مدت‌ها تصور می‌شد که واکنش‌های شیمیایی نوسانی به سادگی در محلول‌های همگن وجود ندارند، و حتی اولین پوستر، واکنش بلوسوف-ژابوتینسکی، با چنان تردید اولیه مواجه شد که اگرچه در سال 1951 کشف شد، تقریباً 20 سال طول کشید تا به دست آید. شهرت گسترده از زمان این کشف اولیه، بسیاری از شبکه‌های واکنش نوسانی بیشتری کشف شده‌اند، و این مدل رفتار نوسانی بخش کلیدی گلیکولیز، مسیر متابولیک فراگیر مشترک برای بخش بزرگی از موجودات زنده روی زمین را مورد مطالعه قرار می‌دهد.

این نرم افزار از مدل هسته کوچک کننده برای مطالعه کاهش گلوله های سنگ آهن استفاده می کند. یک مدل 1 بعدی از یک بستر بسته بندی شده حاوی گلوله های سنگ آهن مدل سازی شده است. گلوله های پرکننده بستر در ابتدا از فاز جامد FeO تشکیل شده است. گلوله ها توسط CO کاهش می یابد و هسته جامد منقبض می شود و یک ماتریس آهن متخلخل ایجاد می کند و گاز CO2 تولید می کند. انتقال فاز گاز از طریق بستر با استفاده از قانون دارسی مدل شده است. مکانیسم کاهش در یک رابط شیمی شامل یک واکنش سطحی برای کاهش FeO و یک واکنش فاز گازی که در بخش گلوله کاهش‌یافته رخ می‌دهد، تعریف شده است. Shrinking Core Model در زیرگره Pellets از ویژگی Packed Bed در رابط حمل و نقل گونه های رقیق شده فعال شده است.

یک سیستم فریبنده ساده از دو گونه و دو واکنش، که تبدیل خودکار یک ماده را توصیف می کند، نشان داده شده است که رفتار عجیب و غریب شگفت آوری را نشان می دهد. با شروع از یک توصیف CSTR 0D، یک مسئله واکنش انتشار دو بعدی فرموله شده است که الگوهای غنی ناشی از چندپایداری شبکه واکنش زیربنایی را نشان می دهد.

کریستالیزاسیون یک فرآیند جداسازی مهم در صنایع شیمیایی است. برای تولید داروها و مواد شیمیایی صنعتی استفاده می شود. همچنین می تواند در بازیابی منابع به عنوان راهی برای جداسازی مواد با ارزش از زباله استفاده شود. این مدل یک فرمول گسسته از معادله تعادل جمعیت را حل می کند تا توزیع اندازه کریستال را از رسوب سولفات باریم در 0D و یک T-mixer سه بعدی بدست آورد.

این مثال سه مدل مختلف را برای سنجش جریان جانبی برای تشخیص آنتی‌بادی‌های ویروس کرونا معرفی می‌کند.

دیالیز یک روش پرکاربرد جداسازی گونه های شیمیایی است. یکی از این نمونه ها همودیالیز است که به عنوان کلیه های مصنوعی برای افراد مبتلا به نارسایی کلیوی عمل می کند. در دیالیز، بر اساس تفاوت در اندازه مولکولی و حلالیت، تنها به اجزای خاصی اجازه انتشار در غشاء داده می شود.

یک مرحله مهم در دم کردن آبجو، فرآیند تخمیر است. در اینجا الکل همراه با مواد طعم دهنده مختلف از قندها در حضور مخمر تشکیل می شود. میزان اولیه قند، دما و نوع مخمر نحوه ادامه تخمیر را تعیین می کند.

در طول چشیدن شراب حرفه ای، چندین نمونه شراب در یک جلسه مورد قضاوت قرار می گیرد. مهم است که هر نمونه پوشانده شود، زیرا تبخیر اتانول و آب طعم را تغییر می دهد. این مدل تبخیر اتانول و آب را از یک لیوان شراب شبیه سازی می کند. تبخیر گونه‌های مختلف از یک مخلوط مایع غیر ایده‌آل با استفاده از قانون توسعه‌یافته Raoult مدل‌سازی می‌شود. تبخیر هم به دلیل تغییر در ترکیب و هم به دلیل گرمای تبخیر، همرفت آزاد را در فاز بخار اطراف ایجاد می کند. این مدل در تقارن محوری دو بعدی با استفاده از رابط‌های جریان آرام، انتقال گونه‌های متمرکز و انتقال حرارت در سیالات تنظیم شده است. داده های ترمودینامیکی دقیق توسط عملکرد ترمودینامیک ارائه می شود. مدل UNIQUAC برای سیستم مایع ترکیب شده با معادله حالت مکعبی پنگ-رابینسون استفاده می شود، در حالی که مدل Soave-Redlich-Kwong برای سیستم بخار-مایع استفاده می شود.

این مدل مدل باتری NiCd و نتایج ارائه شده در مقاله De Vidts و White از سال 1995 را بازتولید می کند.

این مدل تخلیه یک باتری نیکل-فلز هیدرید (NiMH) را با استفاده از رابط باتری با الکترولیت باینری شبیه سازی می کند. هندسه یک بعدی و مدل همدما است. این مدل به عنوان مقدمه‌ای برای مدل‌سازی NiMH عمل می‌کند و می‌تواند بیشتر برای شامل واکنش‌های جانبی مختلف گسترش یابد.

این مثال مدل سه بعدی استفاده از رابط توزیع جریان اولیه برای مدل سازی توزیع جریان در سلول های الکتروشیمیایی را نشان می دهد.

الکترودهای باتری که دارای ناهمگنی های بزرگ از نظر اندازه ذرات هستند، ممکن است گاهی اوقات به اندازه کافی توسط مدل های همگن تنها با استفاده از یک اندازه ذره توصیف نشوند.

به عنوان جایگزینی برای افزودن چندین نمونه از گره مواد الکترود متخلخل اضافی، این آموزش نشان می‌دهد که چگونه می‌توان یک بعد اضافی تعریف‌شده توسط کاربر را برای تعریف انتشار فاز جامد لیتیوم درون‌ماده برای طیفی از اندازه‌های ذرات به کار برد.

باتری جریان اکسید روی برم روی یک فناوری ذخیره سازی انرژی الکتروشیمیایی مناسب برای کاربردهای ثابت است.

در مقایسه با سایر مواد شیمیایی باتری جریان، سلول Zn-Br به طور بالقوه دارای هزینه کمتر، تراکم انرژی بالاتر و بازده انرژی بهتر است.

در سلول هنگام شارژ، فلز روی روی الکترود منفی رسوب می‌کند، در حالی که برم روی الکترود مثبت تولید می‌شود.

این آموزش ولتاژ سلول و همچنین تولید برم و روی را در طول چرخه شارژ-تخلیه مدل می کند.

باتری‌های لیتیوم-هوای قابل شارژ اخیراً به دلیل چگالی انرژی بالا مورد توجه قرار گرفته‌اند. ارزش تئوری حدود 11400 Wh/kg است که حدود 10 برابر بیشتر از باتری های لیتیوم یونی است.

باتری های یون سدیم (SIB) معمولاً به عنوان جایگزینی برای باتری های لیتیوم یون (LIB) ارائه می شوند.