باتری با رابط الکترولیت باینری

View Categories

باتری با رابط الکترولیت باینری

6 min read

باتری با رابط الکترولیت باینری
رابط باتری با الکترولیت باینری (batbe) ( ) که در شاخه Electrochemistry>Battery Interfaces ( ) هنگام افزودن یک رابط فیزیک یافت می شود، برای محاسبه توزیع پتانسیل و جریان در یک باتری عمومی استفاده می شود. می توان از مواد الکترودهای چندگانه میانی استفاده کرد و تلفات ولتاژ ناشی از تشکیل فیلم روی الکترودهای متخلخل را نیز می توان در نظر گرفت.
از این رابط فیزیک برای مدل‌سازی باتری‌ها با الکترولیت‌های قلیایی باینری (1:1) مانند باتری‌های NiMH یا NiCd استفاده کنید.
قانون اهم برای توصیف انتقال بار در الکترودها استفاده می شود، در حالی که تئوری الکترولیت متمرکز برای یک الکترولیت آبی قلیایی (1:1) برای توصیف حمل و نقل بار و جرم در فاز الکترولیت استفاده می شود. یک بعد اضافی را می توان در حوزه های الکترود متخلخل برای توصیف انتقال گونه ها در فاز الکترود جامد با استفاده از قانون فیک گنجاند.
متغیرهای وابسته و ابعاد اضافی
ترکیب های مختلف از چهار متغیر وابسته معتبر هستند و در حوزه های مختلف حل می شوند. چهار متغیر وابسته عبارتند از:
l ، پتانسیل الکترولیت
s ، پتانسیل الکتریکی در الکترودها
cl ، غلظت نمک در الکترولیت،
c s ، غلظت بینابینی در ذرات الکترود هنگام استفاده از گره های الکترود متخلخل و مواد الکترود متخلخل اضافی .
متغیر cs در یک بعد اضافی با استفاده از گسسته سازی داخلی در بعد ذره حل می شود که در هندسه مدل معمولی قابل مشاهده نیست متغیر s را می توان batbe.cs_surface ، batbe.cs_center ، یا batbe.cs_average نامید . تغییرات غلظت در امتداد بعد اضافی را می توان در طول فاز الکترود جامد با استفاده از عملگر comp1.xdim1.atxd2 رسم کرد . همچنین به استفاده از ابعاد اضافی و نتایج ترسیم در ابعاد اضافی در کتابچه راهنمای مرجع مولتیفیزیک COMSOL مراجعه کنید .
گره های پیش فرض
هنگامی که این رابط فیزیک اضافه می شود، این گره های پیش فرض نیز به Model Builder اضافه می شوند – Electrolyte ، Insulation ، No Flux و Initial Values . سپس، از نوار ابزار Physics ، گره‌های دیگری را اضافه کنید که به عنوان مثال، الکترودهای متخلخل و الکترودهای غیر متخلخل و شرایط مرزی را اجرا می‌کنند. همچنین می‌توانید روی Battery with Binary Electrolyte کلیک راست کنید تا ویژگی‌های فیزیک را از منوی زمینه انتخاب کنید.
 
به جز مقادیر اولیه و گره‌های واکنش جذب/داجذب ماتریس متخلخل ، گره‌های دیگر در گره‌های مشترک برای رابط‌های باتری توضیح داده شده‌اند .
تنظیمات
Label نام رابط فیزیک پیش فرض است .
Name عمدتاً به عنوان پیشوند دامنه برای متغیرهای تعریف شده توسط رابط فیزیک استفاده می شود. به چنین متغیرهای رابط فیزیک در عبارات با استفاده از الگوی <name> مراجعه کنید.<variable_name> . به منظور تمایز بین متغیرهای متعلق به رابط های فیزیکی مختلف، رشته نام باید منحصر به فرد باشد. فقط حروف، اعداد و زیرخط (_) در قسمت نام مجاز هستند . کاراکتر اول باید یک حرف باشد.
نام پیش‌فرض (برای اولین رابط فیزیک در مدل) batbe است .
انتخاب دامنه
 
دامنه‌هایی را که جریان را هدایت نمی‌کنند حذف کنید.
ضخامت خارج از صفحه
 
برای اجزای دو بعدی، قسمت Thickness (مقدار پیش فرض: 1 متر) پارامتری را برای ضخامت هندسه عمود بر مقطع دو بعدی تعریف می کند. مقدار این پارامتر از جمله برای محاسبه خودکار جریان کل از بردار چگالی جریان استفاده می شود. این قیاس برای سایر شارها معتبر است.
سطح مقطع
 
برای اجزای 1 بعدی، یک سطح مقطع c (واحد SI: m 2 ) را وارد کنید تا یک پارامتر برای مساحت هندسه عمود بر مولفه 1D تعریف شود. مقدار این پارامتر از جمله برای محاسبه خودکار جریان کل از بردار چگالی جریان استفاده می شود. این قیاس برای سایر شارها معتبر است. پیش فرض 1 متر مربع است .
گونه ها
این بخش شامل برخی تنظیمات کلی برای الکترولیت است که در سینتیک نوع واکنش درج در گره واکنش الکترود متخلخل برای محاسبه غلظت آب در الکترولیت استفاده می شود. مقادیر پیش فرض مربوط به یک الکترولیت KOH است.
جرم مولی آنیون الکترولیت An- (واحد SI: kg/mol). پیش فرض 0.017 کیلوگرم بر مول است.
جرم مولی کاتیون الکترولیت Cat+ (واحد SI: kg/mol). پیش فرض 0.0391 کیلوگرم بر مول است.
جرم مولی حلال 0 (واحد SI: kg/mol). پیش فرض 0.018 کیلوگرم بر مول است.
مکانیسم های حمل و نقل
همرفت می تواند به عنوان یک مکانیسم حمل و نقل اضافی اضافه شود. به طور پیش فرض، چک باکس Convection انتخاب نشده است. برای فعال کردن حمل و نقل همرفتی، کادر را انتخاب کنید.
پتانسیل الکترود مرجع فیزیک در مقابل مواد
تنظیم بالقوه فیزیک در مقابل الکترود مرجع مواد در گره رابط فیزیک می تواند برای ترکیب داده های کتابخانه مواد برای چگالی جریان و پتانسیل تعادل با مقیاس الکترود مرجع دلخواه در فیزیک استفاده شود. این تنظیم بر پتانسیل های الکترود مورد استفاده برای ورودی مدل به گره مواد و همچنین تمام مقادیر پتانسیل تعادل خروجی از گره مواد تأثیر می گذارد.
توجه داشته باشید که این تنظیمات فقط بر نحوه تفسیر پتانسیل ها در ارتباط بین فیزیک و گره مواد تأثیر می گذارد . اگر گزینه From Material برای پتانسیل تعادل یا سینتیک الکترود استفاده نشود، تنظیم هیچ تاثیری ندارد.
این بخش زمانی در دسترس است که گزینه های فیزیک پیشرفته در کادر محاوره ای Show More Options انتخاب شده باشد که با کلیک روی دکمه Show More Options ( ) نمایش داده می شود.
تثبیت مداوم و تثبیت ناسازگار
برای نمایش این بخش‌ها، روی دکمه Show More Options ( ) کلیک کنید و از کادر محاوره‌ای Show More Options ، Stabilization را انتخاب کنید . این بخش ها فقط در صورتی قابل اجرا هستند که Convection در بخش مکانیسم های حمل و نقل انتخاب شده باشد . دو روش تثبیت ثابت وجود دارد که به طور پیش‌فرض انتخاب شده‌اند – انتشار ساده و انتشار عرضی . یک روش تثبیت ناسازگار وجود دارد، انتشار ایزوتروپیک ، که به طور پیش فرض انتخاب نشده است.
متغیرهای وابسته
این رابط فیزیک این متغیرهای وابسته (فیلدها)، پتانسیل الکترولیت ، غلظت نمک الکترولیت و پتانسیل الکتریکی را تعریف می کند . نام را می توان تغییر داد اما نام فیلدها و متغیرهای وابسته باید در یک مدل منحصر به فرد باشد. غلظت گونه های بینابینی در ذرات الکترود متغیر وابسته، پنهان و وابسته دیگری است. این متغیر به صورت محلی و با یک متغیر مستقل برای شعاع ذره حل می شود.
 
در کتابچه راهنمای COMSOL Multiphysics Reference جدول 2-4 را برای پیوند به بخش های مشترک و جدول 2-5 را به گره های ویژگی مشترک ببینید . همچنین می توانید اطلاعات را جستجو کنید: برای باز کردن پنجره راهنما ، F1 را فشار دهید یا برای باز کردن پنجره مستندسازی ، کلیدهای Ctrl+F1 را فشار دهید .
 
مقدمه ای بر مدل سازی الکتروشیمی
نودهای دامنه، مرز، لبه، نقطه و جفت برای باتری با رابط الکترولیت باینری
گره های مشترک برای رابط های باتری
ویژگی های فیزیک مشترک در رابط های توزیع فعلی
تئوری برای باتری با رابط الکترولیت باینری
 
باتری نیکل-هیدرید فلزی همدما 1 بعدی : مسیر کتابخانه برنامه Battery_Design_Module/Batteries,_General/nimh_battery_1d