Nouveautés du module Electrodeposition
Pour les utilisateurs du module Electrodeposition, la version 6.4 de COMSOL Multiphysics® introduit une interface pour modéliser les électrolytes aqueux, des variables de pertes de puissance pour évaluer les pertes d'énergie, et une nouvelle fonctionnalité pour définir des cycles de charge-décharge arbitraires. Pour en savoir plus sur les nouveautés, lisez la suite.
Transport d'électrolyte aqueux
Pour la modélisation d'électrolytes aqueux contenant des acides faibles, des bases faibles, des ampholytes et des espèces complexes génériques, ainsi que pour des applications telles que la modélisation du mécanisme de la corrosion, les modèles électrochimiques de systèmes biologiques et la modélisation de capteurs électrochimiques, une nouvelle interface Transport d'électrolyte aqueux calcule les champs de potentiel et de concentration d'espèces dans un électrolyte aqueux dilué. Le transport est défini par les équations de Nernst-Planck, qui intègrent la diffusion, la migration et la convection, ainsi que l'électroneutralité et la réaction d'équilibre d'auto-ionisation de l'eau (autoprotolyse). En raison de son traitement plus efficace des équation de réactions et de sa configuration plus simple, la nouvelle interface peut être préférable dans certains cas à l'interface plus générique Distribution de courant tertiaire, Nernst-Planck.
Variables d'évaluation des pertes de puissance
Il est désormais possible d'évaluer l'ampleur des pertes de puissance totales dans une cellule de batterie et de comparer les pertes entre les différents composants, tels que le séparateur, l'électrode et le conducteur de courant, à l'aide des nouvelles variables de perte de puissance introduites dans les interfaces Électrochimie. Ces variables peuvent également être utilisées pour calculer le rendement énergétique aller-retour d'une cellule de batterie sous un cycle de charge-décharge en intégrant les pertes de puissance dans le temps.
Les pertes de puissance sont définies sur la base des pertes d'énergie libre de Gibbs de toutes les espèces réactives et transportées, ce qui permet de différencier les pertes ohmiques, les pertes de concentration et les pertes d'activation. Dans les interfaces de batterie qui prennent en charge l'intercalation de particules, des variables de pertes de transport d'intercalation distinctes sont également définies. Ces variables sont disponibles localement sur les domaines et les frontières, sous forme de valeurs intégrées sur l'ensemble de la cellule ou par noeud individuel de l'arborescence du modèle. Les contributions de surtension de chaque mécanisme de perte (ohmique, d'activation et de transport) peuvent être calculées en les divisant par le courant total.
Cycle de charge
Afin de simplifier la configuration des schémas de cyclage complexes, une nouvelle fonctionnalité Cycle de charge a été ajoutée à la plupart des interfaces Électrochimie. Cette fonctionnalité peut être utilisée pour définir des cycles de charge-décharge arbitraires, dans lesquels des étapes Tension, Puissance, Courant, Taux C et Repos peuvent être ajoutées dans n'importe quel ordre. Pour chaque étape du cycle de charge, un ou plusieurs critères de continuation ou d'interruption (commutation) dynamiques peuvent être définis, qui peuvent être basés sur des limites de temps, de tension ou de courant, ainsi que sur des conditions définies par l'utilisateur à l'aide d'expressions de variables arbitraires. Outre les options polyvalentes de définition des cycles de charge, la nouvelle fonctionnalité permet également de définir automatiquement les sondes de courant et de tension, ainsi que les conditions d'arrêt du solveur.
Avec la sous-fonctionnalité Sous-boucle, il est possible, par exemple, de combiner des tests de cycles de charge-décharge à long terme avec des tests de performance de référence. Notez que les sous-fonctionnalités Puissance et Sous-boucle ne sont disponibles que dans le module Battery Design et le module Fuel Cell & Electrolyzer.
Initialisation automatique des modèles de membranes d'échange ionique
Afin de garantir l'électroneutralité et la conformité avec les équilibres de Donnan, la fonctionnalité Membrane d'échange ionique de l'interface Distribution de courant tertiaire, Nernst-Planck comprend désormais une option Ajouter le décalage de Donnan aux valeurs initiales. Cette option modifie automatiquement les valeurs initiales de concentration et de potentiel spécifiées dans la fonctionnalité Valeurs initiales pour le noeud de domaine actif Membrane d'échange ionique, en supposant que les valeurs définies par l'utilisateur représentent les valeurs d'un électrolyte liquide en équilibre avec la membrane. Les valeurs initiales décalées sont ensuite utilisées comme valeurs initiales pour le solveur. L'activation de cette option simplifie généralement la configuration du modèle en éliminant la nécessité de balayer la charge spatiale fixe de la membrane jusqu'à une valeur non nulle souhaitée via une étape d'étude supplémentaire.
Condition périodique
Une nouvelle fonctionnalité Condition périodique a été ajoutée aux interfaces Loi de Darcy et Equation de Richards pour imposer facilement la périodicité de l'écoulement entre deux frontières ou plus. En outre, il est possible de créer une différence de pression entre les frontières source et destination, soit en précisant directement le saut de pression, soit en imposant un flux massique. La condition de périodicité est généralement utilisée pour modéliser des volumes élémentaires représentatifs et pour calculer les propriétés effectives à utiliser dans des milieux poreux homogénéisés.
Option saut de pression pour le Couplage de l'écoulement en milieu libre et poreux
Le Couplage de l'écoulement en milieux libre et poreux comporte une nouvelle option pour inclure un saut de pression à travers la frontière libre-poreux. Cela permet de modéliser, par exemple, la pression osmotique au niveau d'une membrane semi-perméable, soutenue par un matériau intercalaire poreux, ou un saut de pression dû à la pression capillaire dans le cas d'un écoulement multiphasique.
Tutoriel mis à jour
La version 6.4 de COMSOL Multiphysics® met à jour un tutoriel de la bibliothèque de modèles du module Electrodeposition.
Aperture Shape Optimization for Electroplating of a Printed Circuit Board
