COMSOL电化学、锂电池热管理模型—从简到真的建模方法

本文介绍了使用COMSOL软件进行电化学腐蚀模拟,包括原电池腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀的建模。通过化学腐蚀模块,可以研究腐蚀过程的基本机制,预测结构的腐蚀程度,以及实施防腐措施。此外,还提及了锂电池热管理的建模方法,涉及模型创建、几何构建、网格划分、方程设定和后处理等步骤。
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电化学腐蚀无处不在

大多数腐蚀是由于水下和潮湿环境中的电化学反应过程而产生的。化学腐蚀模块使工程师和科学家可以研究这些过程,了解在结构的使用寿命中可能发生的腐蚀程度,并实施预防性措施来抑制电化学腐蚀,保护它们的结构。在微观尺度下腐蚀模块可用于仿真腐蚀,研究其基本机制,在更大尺度上可以用来确定如何保护整体结构或结构长期免受腐蚀。

化学腐蚀模块包含的特征、接口和示例模型,使您可以直接仿真所有电化学腐蚀过程,例如原电池腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀。通过模拟腐蚀表面的变化及其附近的电解质中的变化,研究腐蚀性物质和腐蚀材料中的传递过程。化学腐蚀模块含有对腐蚀电位和电流分布进行模拟的标准接口,可以通过 Tafel、Butler-Volmer 或其他用户定义的方程来描述电化学反应动力学。通过腐蚀模块可以得到大量的信息,包括电化学反应、电解质和金属结构中的电位、均相化学反应以及腐蚀过程中特有的现象(例如金属表面由于腐蚀而发生变化)。


文章来源:公众号“科研讨论圈”

掌握COMSOL仿真所需创建模型的步骤、几何创建、网格划分、方程及边界设置以及后处理等


COMSOL仿真基础

1、COMSOL软件基本操作

1.1 创建模型一般步骤

1.2 几何创建方法

1.3 网格划分技巧

1.4 方程及边界设置

2、后处理

  2.1 数据集创建

  2.2 衍生量的计算

  2.3 结果图的绘制

操作:肋片散热模型

COMSOL燃料电池仿真

3、燃料电池仿真

3.1 燃料电池开路电压计算

3.2 燃料电池三种极化损失

4、多孔电极有效扩散系数构建

4.1 多孔电极构建方法

4.2 曲率与孔隙率关系

4.3 尘气模型实现方法

操作:多孔电极模型、尘气输运模型

5、从简到真的建模方法

5.1 只考虑气体输运

5.2 添加导电过程

5.3 添加电化学过程

5.4 添加退化过程

操作:纽扣电池模型

6、连接体研究分析

6.1 燃料电池活化设置方法

6.2 传质-导电-电化学多场耦合方法

6.3 接触电阻、氧死区处理方法

6.4 连接体优化与设计

操作:连接体优化模型、新型连接体模型

 

7、直接碳燃料电池性能研究

7.1 Boudouard反应设置

7.2 热源设置方法

7.3 传质-导电-电化学-热多场耦合方法

7.4 性能分析

操作:直接碳燃料电池模型

8、应力分析

8.1 力学边界设置

8.2 损伤几率求解

8.3 残余应力分析

8.4 热应力分析

操作:微管应力模型

9、COMSOL锂电池仿真分析

9.1 锂电池活化极化方法

9.2 电化学-热耦合方法

操作:锂电池热管理模型

 

COMSOL电沉积模型仿真

0、COMSOL锂金属电沉积模型基本介绍

10.1 二维电沉积模型所需要的物理接口简介

10.2 电沉积电化学理论

10.3 通过电沉积模拟可以得到哪些有价值的结果

11、电沉积模型的实现

11.1 三次电流分布和电分析接口设置

11.2 金属界面设置

11.3 瞬态和稳态模拟的区别

11.4 界面双电层模型引入

操作1:锂金属沉积二维模型

操作2:锂金属沉积三维模型

 

(枝晶存在时的浓度分布与电流密度分布模型图)

12、电沉积模型在SCI学术论文中的应用介绍

12.1 如何在论文中利用电沉积模型解析科学问题

12.2 关于COMSOL模拟在论文中的写作技巧

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