Pour la Simulation des Applications en Electroanalyse, en Electrolyse et en Electrodialyse

La voltampérométrie cyclique est une méthode électrochimique couramment utilisée qui consiste à balayer un intervalle de potentiel de l'électrode de travail dans un sens puis dans l'autre pendant la mesure de l'évolution du courant.

Du chercheur en Laboratoire à l'Ingénieur en Electrochimie Industrielle

L'Electrochemistry Module utilise la précision de la simulation pour développer les possibilités de conception, de compréhension et d'optimisation des systèmes électrochimiques. Les chercheurs en laboratoire et les ingénieurs en électrochimieindustrielle bénéficient particulièrement de ces avancées. Certaines fonctionnalités, comme la modélisation du mécanisme des réactions électrochimiques, du transport de masse et de la distribution de densité de courant, facilitent une simulation efficace pour des applications spécifiques (électrolyse, électrodialyse, électroanalyse, capteurs électrochimiques et bioélectrochimie).

Interfaces pour les Distributions de Courant Primaire, Secondaire et Tertiaire

L'Electrochemistry Module est utile dans une vaste gamme d'applications qui font appel aux réactions électrochimiques, à l'aide d'interfaces spécialisées : distribution de courant primaire, secondaire et tertiaire ; électroanalyse ; écoulement en milieu libre et poreux ; transfert de chaleur ; réactions chimiques hétérogènes et homogènes ; et transport de matière dans les solutions diluées et concentrées. Les applications possibles incluent l'étude et la conception de l'électrolyse chlore-alcali et chlorate, l'électrolyse eau pour la production d'hydrogène et d'oxygène, le traitement des eaux usées, la désalinisation de l'eau de mer, les études électrochimiques fondamentales en électrocatalyse et électroanalyse, et les capteurs de glucose, pH, hydrogène et autres gaz.

Images Supplémentaires

  • Distribution du courant secondaire dans une cellule chlore-alcali. Distribution du courant secondaire dans une cellule chlore-alcali.
  • Le couplage entre l'équation de Poisson pour le potentiel et les équations de Nernst-Planck pour le transport ionique rend possible la simulation de la densité de charge dans les doubles couches diffuses sans présupposer la neutralité de la charge. Le couplage entre l'équation de Poisson pour le potentiel et les équations de Nernst-Planck pour le transport ionique rend possible la simulation de la densité de charge dans les doubles couches diffuses sans présupposer la neutralité de la charge.
  • Diagramme de Nyquist reposant sur une plage de fréquence et des constantes de vitesse dans l'électrode en cinétique hétérogène. Diagramme de Nyquist reposant sur une plage de fréquence et des constantes de vitesse dans l'électrode en cinétique hétérogène.

Interfaces pour les Analyses Electrochimiques

En plus de l'interface spécialisée pour la voltampérométrie cyclique, les fonctionnalités spécifiques du Electrochemistry Module permettent de simuler les études d'ampérométrie, potentiométrie, impédance électrochimique et coulométrie. Il est possible de déterminer certaines propriétés (densités de courant d'échange, coefficients de transfert de charge, surfaces actives spécifiques, diffusivités et mécanismes des réactions) en couplant les résultats des expériences et ceux des simulations. Ces propriétés peuvent ensuite être utilisées dans des applications industrielles pour garantir la précision des modèles et optimiser les conceptions.

Des Interfaces Prédéfinies pour les Applications faisant Appel aux Réactions Electrochimiques

Les interfaces de l'Electrochemistry Module permettent de simuler les systèmes électrochimiques en supposant la distribution de courant primaire, secondaire ou tertiaire. La distribution de courant primaire utilise conjointement la loi d'Ohm et un bilan de charge pour modéliser le flux du courant dans l'électrolyte et dans les électrodes, en supposant des pertes négligeables du potentiel électrique induites par les réactions électrochimiques. La distribution de courant secondaire tient compte de ces pertes induites par les réactions et donne lieu à une modélisation des réactions électrochimiques au niveau des interfaces par les équations de Tafel et de Butler-Volmer, qui permettent également de prendre en charge des modifications et des expressions personnalisées. Ces interfaces intègrent le potentiel électrique dans la cinétique des réactions électrochimiques.

Dans les systèmes réactionnels, et à proximité immédiate des électrodes, la concentration de l'électrolyte n'est que rarement constante. Il faut alors combiner les effets de diffusion et de convection à la migration. Le Electrochemistry Module fournit pour la distribution de courant tertiaire une interface qui utilise l'équation de Nernst-Planck pour décrire le transport des espèces chimiques à l'électrolyte. Les fonctionnalités uniques de COMSOL Multiphysics permettent de coupler de façon transparente cette interface aux autres interfaces spécialisées en écoulement des fluides et en transfert de chaleur.

Modeling the Electrochemistry of Blood Glucose Test Strips

Cyclic Voltammetry at an Electrode

Electrochemical Cell with Wire-Mesh Electrode

Electrochemical Impedance Spectroscopy

Current Distribution in a Chlor-Alkali Membrane Cell

Desalination of Water Using Electrodialysis

Model of a Diffuse Double Layer

Electrochemical Treatment of Tumors