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用于燃料电池和电解槽阐明的建模软件

发布时间:2021-05-04 14:04:58浏览次数:

用于燃料电池和电解槽阐发的建模软件

产物: 燃料电池和电解槽模块

燃料电池和电解槽模块:提高能源效率

重点存眷:

用于设计和机能阐明的燃料电池和电解槽建模

“燃料电池和电解槽模块”是 COMSOL Multiphysics 软件的一个附加产物,可以辅佐用户加深对燃料电池和电解槽系统的领略,这对付设计和优化电化学电池很是有用,常常被研究的系统包罗质子互换膜燃料电池(PEMFC)、氢氧化物互换(碱性)燃料电池(AFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC),以及相应的水电解系统。留意,本模块合用于所有范例的燃料电池和电解槽。

与 COMSOL 产物库中的每一款产物一样,个中也内置了多物理场成果,包罗多相流、传热、热力学属性,等等。

燃料电池和电解槽模块支持的建模工具

氢燃料电池

“燃料电池和电解槽模块”针对最常见的氢燃料电池范例预界说了很多公式,可用于阐明电极、电解质以及集流体和馈线。支持各类燃料电池范例,典范示例包罗 PEMFC、AFC、PAFC、SOFC、MCFC 和高温质子互换膜燃料电池等。

用户可以利用建模和仿真来预测燃料电池中的电流和电位漫衍、化学物质漫衍和温度漫衍。通过这种方法,可以将电池设计为在一组给定条件下到达最佳的操作率和事情状态。个中重要的因素是去除水分并制止电池的操作率不匀称,因为这大概导致机能下降和寿命缩短。另外,用户还可以研究气体扩散电极和活性层的微观描摹,譬喻催化剂载量、粒度漫衍和双孔漫衍。

可以举办零维、一维、二维和三维的稳态和瞬态阐明。另外,用户还可以在频域中成立基于物理场的模子来模仿阻抗谱尝试。

使用 COMSOL Multiphysics 及附加的“燃料电池和电解槽模块”建模的质子交换膜燃料电池。

质子互换膜燃料电池中通道和睦体扩散电极的一部门中的氧摩尔分数。

水电解槽

由于风能和太阳能的本钱不绝低落,使偏远地域的发电量大幅增加,而这些地域的电网容量却大概有限。这意味着,在风和太阳的浸染下,电网大概无法吸收所有的电能。对付这种环境,可以利用电解槽通过水电解在内地用电来发生氢。当电网有需求和容量时,可以将这些氢储存起来,并利用燃料电池将其转化为电能。

水电解槽的设计与氢燃料电池雷同,差异之处在于,和燃料电池对比,其电流偏向相反,阴极为负极,阳极为正极。“燃料电池和电解槽模块”中的模子描写了气体扩散电极、活性层、电解质隔阂和带有通道的双极板,它们可以在单电池和电池组级别举办界说。

与燃料电池一样,这些模子也基于物理场,并涵盖零维、一维、二维和三维模式,可用于阐明电解槽的稳态和瞬态事情环境。

固体氧化物电解槽模型,其中以彩虹色显示电流密度分布,并用深蓝色到白色渐变来显示通量流线。

固体氧化物电解槽中,电解质隔阂中间平面上的电流密度漫衍和氢的通量流线。流线的颜色暗示氢的分压。在析氢浓渡过电位增加的区域,电流密度低落。

家产电解槽

“燃料电池和电解槽模块”的成果并不只限于水电解槽,它还可觉得任何电化学电池或电解槽举办建模,包罗描写气体逸出和层流多相流的成果。对付氯酸盐电解和氯碱膜工艺等系统,该模块可以与“CFD 模块”相团结,用于处理惩罚湍流。

燃料电池和电解槽模块的特征和成果

“燃料电池和电解槽模块”对燃料电池和电解槽中产生的输运方程、化学回响和电化学回响举办了具体的说明,为气体扩散电极、孔隙电解质、电解质(隔阂)和双极板(这些系统中的主要构成)成立了模子方程。这意味着,可以对电池举办零维、一维、二维或全三维建模,模仿平稳运行期间或完全的瞬态尝试和事情进程。

一次、二次和三次电流漫衍

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