 |
باتری نیکل-هیدرید فلزی همدما 1 بعدی
معرفی
این مثال تخلیه یک باتری نیکل-فلز هیدرید (Ni-MH) را با استفاده از باتری با رابط الکترولیت باینری شبیه سازی می کند. هندسه یک بعدی و مدل همدما است. این مدل به عنوان مقدمه‌ای برای مدل‌سازی Ni-MH عمل می‌کند و می‌تواند بیشتر برای شامل واکنش‌های جانبی مختلف گسترش یابد. این مدل بر اساس مطالعه ای توسط پکستون و نیومن ( مراجعه 1 )، با پتانسیل های تعادلی به روز شده از مطالعه اخیر آلبرتوس و دیگران ( مراجعه 2 ) است.
شکل 1: مقطع باتری NiMH که فرآیندهای الکتروشیمیایی اصلی را نشان می دهد که در حین تخلیه رخ می دهد.
مدل شامل فرآیندهای زیر است:
• | هدایت جریان الکترونیکی در الکترودها |
• | انتقال بار یونی در الکترودها و الکترولیت/جداکننده |
• | انتقال مواد در الکترولیت |
• | انتقال مواد در ذرات کروی شکل که الکترودها را تشکیل می دهند |
• | سینتیک الکترود باتلر-ولمر با استفاده از منحنی‌های تخلیه تجربی اندازه‌گیری شده برای پتانسیل تعادل. |
تعریف مدل
این مثال سطح مقطع باتری را به صورت 1 بعدی مدل می کند، که به این معنی است که اثرات لبه در طول و ارتفاع باتری نادیده گرفته می شود. مثال از دامنه های زیر استفاده می کند:
• | الکترود متخلخل منفی (هیدرید فلز) : 350 میکرومتر |
• | جداکننده (الکترولیت) : 250 میکرومتر |
• | الکترود متخلخل مثبت (اکسید نیکل) : 843 میکرومتر |
پتانسیل الکتریکی در فاز رسانای الکترون، 
با استفاده از یک موازنه بار بر اساس قانون اهم محاسبه می‌شود، جایی که واکنش‌های انتقال بار منجر به ترم منبع یا سینک می‌شود. برای الکترودهای متخلخل رسانایی موثر، σ s eff استفاده می شود که تخلخل و پیچ خوردگی را همانطور که توسط عبارت زیر ارائه می شود در نظر می گیرد:
با استفاده از یک موازنه بار بر اساس قانون اهم محاسبه می‌شود، جایی که واکنش‌های انتقال بار منجر به ترم منبع یا سینک می‌شود. برای الکترودهای متخلخل رسانایی موثر، σ s eff استفاده می شود که تخلخل و پیچ خوردگی را همانطور که توسط عبارت زیر ارائه می شود در نظر می گیرد:
که γ ضریب بروژمن است که در این مدل برابر با 1.5 تنظیم شده است که مربوط به بستری از ذرات کروی است. همچنین ضریب انتشار برای نمک الکترولیت برای پیچ خوردگی و تخلخل به این ترتیب اصلاح می شود.
موازنه بار یونی و موازنه مواد با توجه به معادلات یک الکترولیت دوتایی 1:1، با هر دو آنیون (OH – ) و حلال (H2O ) در واکنش های الکترود ( مراجعه 1 ) مدل می شوند.
انتشار فیکی انتقال در ذرات کروی را توصیف می کند. معادله انتشار در مختصات کروی برای تعادل مواد اتم های هیدروژن درون ذرات بیان می شود.
سینتیک الکترود باتلر-ولمر چگالی جریان انتقال بار محلی در الکترودها را توصیف می کند. عبارات Butler-Volmer به عنوان اصطلاحات منبع یا سینک در ترازهای شارژ و ترازهای مواد معرفی می شوند.
شرایط مرزی
برای تعادل جریان الکترونیکی، یک پتانسیل 0 ولت روی مرز جمع کننده/فیدر جریان الکترود منفی تنظیم شده است. در جمع کننده / فیدر جریان الکترود مثبت، چگالی جریان به یک چگالی جریان تخلیه ثابت مشخص می شود. مرزهای داخلی رو به جداکننده برای جریان الکتریکی عایق هستند.
برای تعادل بار یونی در الکترولیت، مرزهای جمع کننده / فیدر جریان عایق هستند. شرایط عایق نیز برای ترازوی مواد اعمال می شود.
در سطح ذرات در مدل ذرات محلی، شار ماده با سرعت واکنش الکتروشیمیایی محلی تعیین می شود.
خواص مواد
خواص مواد از یک NiMH معمولی است. الکترولیت KOH است که در آب تا محلول 30 درصد (وزنی) رقیق شده است. مواد الکترود فعال یک هیدرید فلز (LaNi 5 H x ) برای الکترود منفی و یک اکسید نیکل (NiOHOH y ) برای الکترود مثبت هستند.
پتانسیل تعادل الکترودهای منفی و مثبت از طریق داده‌های اندازه‌گیری تجربی وابسته به ترکیب است. این داده ها در توابع درون یابی در مدل جدول بندی شده اند و خواص به طور قابل توجهی در طول شارژ و دشارژ به دلیل تغییرات در ترکیب متفاوت است.
این مدل از مقادیر ثابت برای هدایت الکترولیت، انتشار الکترولیت و تغییرات فعالیت با غلظت در الکترولیت استفاده می کند. ضرایب فعالیت در واکنش های الکترود ثابت فرض می شود. برای شبیه‌سازی دقیق‌تر می‌توانید از عبارات وابسته به غلظت برای این ویژگی‌ها استفاده کنید ( مرجع 1 ).
شکل 2 پتانسیل تعادل برای الکترودهای منفی و مثبت را به عنوان تابعی از حالت بار اندازه گیری شده (SOC) نشان می دهد.
شکل 2: ولتاژ تعادلی مواد الکترود.
مقادیر غلظت اولیه در ذرات الکترود مطابق با یک باتری کاملاً شارژ شده تنظیم شده است.
برای جزئیات کامل در مورد خواص مواد و ثابت ها، رجوع کنید به رفر. 1 .
نتایج و بحث
منحنی های تخلیه
باتری در ابتدا در حالت شارژ کامل است، تخلیه در دو چگالی جریان مختلف شبیه سازی شده و در اینجا نمایش داده می شود. این مدل پایان دشارژ را زمانی تعریف می‌کند که ولتاژ سلول به زیر 0.99 ولت می‌رسد. چگالی جریان دشارژ اسمی، مربوط به حالت 1C زیر (چگالی جریان مربوط به تخلیه کامل نظری در یک ساعت)، 430 A/ است. متر 2 _
شکل 3: منحنی های دبی برای دبی های مختلف.
شکل 3 نشان می دهد که حداکثر ظرفیت تخلیه 430 Ah/m2 برای چگالی جریان 43 A/m2 ( 0.1 C ) به دست می آید. همچنین می توان دید که ظرفیت تخلیه با اعمال جریان تخلیه 1 درجه سانتی گراد کمی کاهش می یابد. در دمای 1 درجه سانتیگراد، باتری تقریباً 90 درصد ظرفیت تئوری را قبل از رسیدن به ولتاژ سلولی 1 ولت
در ابتدای تخلیه ولتاژ بالاتر از آن چیزی است که معمولاً در باتری NiMH دیده می شود. دلیل این امر عدم وجود واکنش های جانبی در مدل است ( مرجع 2 ). (ولتاژ بالا در الکترود مثبت منجر به فرآیند تخلیه خود می شود که در آن اکسیژن روی الکترود مثبت تکامل می یابد و به الکترود منفی منتقل می شود که در آنجا کاهش می یابد).
منحنی های دبی مشابه منحنی های ارائه شده در Ref. 1 ، با انحراف جزئی ناشی از منابع مختلف داده های تجربی برای پتانسیل های تعادل.
تجزیه و تحلیل تلفات ولتاژ
امکان تجسم سهم تلفات مختلف در کل مازاد پتانسیل وجود دارد. شما می توانید سهم بیش از حد فعال سازی و پتانسیل الکترولیت را با ترسیم پتانسیل الکترولیت با بایاس 0.91 ولت همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، مقایسه کنید . به این ترتیب دو نمودار در محدوده پتانسیل مشابهی قرار دارند.
شکل 4: تلفات ولتاژ در باتری در هنگام تخلیه.
مازاد پتانسیل در الکترود مثبت بزرگترین عامل تلفات بالقوه در طول تخلیه 1C است. شکل شامل مشخصات پتانسیل الکترونیکی در فاز جامد نمی شود، اما شبیه سازی ها نشان می دهد که سهم تلفات اهمی در هادی های الکترونیکی ناچیز است.
برای بررسی بیشتر دلیل کاهش شدید ولتاژ، می توانید مشخصات غلظت در الکترولیت را رسم کنید. شکل 5 نمایه را در چندین مرحله در طول تخلیه سلول نشان می دهد.
شکل 5: پروفیل غلظت فاز الکترولیت در زمان های مختلف.
شیب غلظت بسیار کم است و سلول فقط قطبش غلظت جزئی را به دلیل محدودیت های انتقال الکترولیت تجربه می کند.
شکل 6 نشان می دهد که توزیع چگالی جریان محلی در حین تخلیه تغییر می کند، در ابتدا به طور مساوی توزیع می شود، اما در انتهای تخلیه جریان بیشتری نزدیک به کلکتورهای جریان تولید می شود، این اثر برای الکترود منفی بارزتر است.
شکل 6: توزیع جریان-چگالی محلی در باتری در مراحل مختلف در طول تخلیه.
چگالی جریان مربوط به غلظت در فاز جامد در سطح ذرات است. شکل 7 توزیع غلظت در ذرات فاز جامد را نشان می دهد. در پایان تخلیه، بیشتر غلظت مواد میان‌قلابی نزدیک به جداکننده در الکترود منفی تخلیه می‌شود، این موضوع چگالی جریان کمتر در این ناحیه از باتری را توضیح می‌دهد، همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است .
شکل 7: توزیع غلظت هیدروژن در ذرات جامد در طول فاز تخلیه.
همانطور که غلظت سطح تغییر می کند، ولتاژ تعادل نیز تغییر می کند و باعث کاهش پتانسیل واکنش کمتر و کاهش چگالی جریان محلی می شود. این اثر تمایل دارد تا چگالی جریان انتقال بار محلی را تا حدی یکنواخت کند، اما منجر به کاهش ولتاژ کلی بیشتر در باتری می شود.
تفاوت بین غلظت در سطح و مرکز ذرات در طول چرخه تخلیه ناچیز است، که نشان می‌دهد که حمل و نقل مواد درهم درون ذرات فعال یک عامل محدودکننده برای عملکرد باتری در این چگالی جریان تخلیه نیست.
منابع
1. بی. پکستون و جی. نیومن، “مدل سازی باتری های نیکل/هیدرید فلز”، جی. الکتروشیم. Soc. ، جلد 144، شماره 11، صفحات 3818-3831، 1997.
2. پی آلبرتوس، جی. کریستنسن و جی. نیومن، “مدل سازی واکنش های جانبی و اثرات غیر گرمایی در باتری های نیکل متال-هیدرید”، J. Electrochem. Soc. ، جلد 155، شماره 1، صفحات A48–A60، 2008.
مسیر کتابخانه برنامه: Battery_Design_Module/Batteries,_General/nimh_battery_1d
دستورالعمل های مدل سازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، روی  1D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Electrochemistry>Batteries>Battery with Binary Electrolyte (batbe) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
5 | در درخت Select Study ، Preset Studies for Selected Physics Interfaces>Time Dependent with Initialization را انتخاب کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل nimh_battery_1d_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
هندسه 1
فاصله 1 (i1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Geometry 1 کلیک راست کرده و Interval را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای فاصله ، قسمت فاصله را بیابید . |
3 | از لیست Specify ، Interval lengths را انتخاب کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
طول (متر) |
L_neg |
L_Sep |
L_pos |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Build All کلیک کنید . |
تعاریف
متغیرهای این مدل را از یک فایل متنی بارگیری کنید.
متغیرهای 1
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  متغیرها کلیک کنید و متغیرهای محلی را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، بخش متغیرها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل nimh_battery_1d_variables.txt دوبار کلیک کنید . |
ادغام 1 (در اول)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Nonlocal Couplings کلیک کرده و Integration را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ادغام ، بخش انتخاب منبع را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 4 را انتخاب کنید. |
5 | در قسمت متنی نام اپراتور ، PositiveCC را تایپ کنید . |
مواد
مطالب را از کتابخانه مواد بارگیری کنید.
مواد را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود . |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
3 | در درخت، Battery>Electrolytes>KOH (Liquid) را انتخاب کنید . |
4 | کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید . |
5 | در درخت، Battery>Electrodes>HxLiN5 (منفی، باتری NiMH ) را انتخاب کنید . |
6 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
7 | در درخت، Battery>Electrodes>NiOHO-Hx ( تخلیه مثبت، باتری NiMH ) را انتخاب کنید . |
8 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
9 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
باتری با الکترولیت باینری (BATBE)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Battery with Binary Electrolyte (batbe) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات باتری با الکترولیت باینری ، بخش گونه ها را پیدا کنید . |
3 | در قسمت M An- Text، M_OH را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن M Cat+ ، M_K را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن M 0 ، M_H2O را تایپ کنید . |
الکترود متخلخل 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Porous Electrode را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای الکترود متخلخل ، بخش خواص الکترود را پیدا کنید . |
4 | از لیست مواد الکترود ، HxLiN5 (منفی، باتری NiMH ) (mat2) را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Porous Matrix Properties را پیدا کنید . در قسمت متن ε s ، eps_s_neg را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن ε l ، eps_l_neg را تایپ کنید . |
درهم آمیختگی ذرات 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Particle Intercalation 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for Particle Intercalation ، بخش Material را پیدا کنید . |
3 | از لیست مواد ذرات ، HxLiN5 (منفی، باتری NiMH ) (mat2) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت تنظیمات گونه را پیدا کنید . در قسمت متن c s،init ، cs_init_neg را تایپ کنید . |
5 | قسمت خصوصیات انتقال ذرات را پیدا کنید . در قسمت متن r p ، r_neg را تایپ کنید . |
واکنش الکترود متخلخل 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Porous Electrode Reaction 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای واکنش الکترود متخلخل ، قسمت Material را پیدا کنید . |
3 | از لیست مواد ، HxLiN5 (منفی، باتری NiMH ) (mat2) را انتخاب کنید . |
4 | بخش سینتیک الکترود را پیدا کنید . در قسمت متن i 0,ref ( T ) i0_ref_neg را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن α a ، alpha_a_neg را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن α c ، alpha_c_neg را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن c l,ref ، cl_ref را تایپ کنید . |
8 | در قسمت متن c 0,ref ، c0_ref را تایپ کنید . |
الکترود متخلخل 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Porous Electrode را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 3 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای الکترود متخلخل ، بخش خواص الکترود را پیدا کنید . |
4 | از لیست مواد الکترود ، NiOHO-Hx ( دشارژ مثبت، باتری NiMH ) (mat3) را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Porous Matrix Properties را پیدا کنید . در قسمت متن ε s ، eps_s_pos را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن ε l ، eps_l_pos را تایپ کنید . |
درهم آمیختگی ذرات 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Particle Intercalation 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for Particle Intercalation ، بخش Material را پیدا کنید . |
3 | از لیست مواد ذرات ، NiOHO-Hx ( دشارژ مثبت، باتری NiMH ) (mat3) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت تنظیمات گونه را پیدا کنید . در قسمت متن c s,init ، cs_init_pos را تایپ کنید . |
5 | قسمت خصوصیات انتقال ذرات را پیدا کنید . در قسمت متن r p ، r_pos را تایپ کنید . |
واکنش الکترود متخلخل 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Porous Electrode Reaction 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای واکنش الکترود متخلخل ، قسمت Material را پیدا کنید . |
3 | از لیست مواد ، NiOHO-Hx ( دشارژ مثبت، باتری NiMH ) (mat3) را انتخاب کنید . |
4 | بخش سینتیک الکترود را پیدا کنید . در قسمت متن i 0,ref ( T ) i0_ref_pos را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن α a ، alpha_a_pos را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن α c ، alpha_c_pos را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن c l,ref ، cl_ref را تایپ کنید . |
8 | در قسمت متن c 0,ref ، c0_ref را تایپ کنید . |
زمین برق 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Electric Ground را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 1 را انتخاب کنید. |
چگالی جریان الکترود 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و چگالی جریان الکترود را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 4 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای چگالی جریان الکترود ، قسمت چگالی جریان الکترود را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن i n ,s -C1/10 را تایپ کنید . |
مقادیر اولیه 1
مقدار اولیه را برای غلظت الکترولیت تنظیم کنید. مقادیر اولیه برای پتانسیل ها، مربوط به حالت اولیه مقادیر بار برای الکترودها، به طور خودکار در مرحله مطالعه اولیه توزیع جریان محاسبه می شود.
1 | در پنجره Model Builder ، روی مقادیر اولیه 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مقادیر اولیه ، قسمت مقادیر اولیه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن cl ، cl_init را تایپ کنید . |
تعاریف جهانی
ورودی های مدل پیش فرض
مقدار دمای مورد استفاده در کل مدل را تنظیم کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions، روی Default Model Inputs کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ورودی های مدل پیش فرض ، بخش Browse Model Inputs را پیدا کنید . |
3 | در درخت، General>Temperature (K) – minput.T را انتخاب کنید . |
4 | زیربخش عبارت برای انتخاب باقیمانده را پیدا کنید . در قسمت متن دما ، T را تایپ کنید . |
مطالعه 1
ابتدا یک حل کننده راه اندازی کنید تا میزان تخلیه مشخص شده را حل کند.
مرحله 2: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، در مطالعه 1 ، روی Step 2: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی زمان خروجی ، range(0,600,36000) را تایپ کنید . |
راه حل 1 (sol1)
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show Default Solver کلیک کنید . |
2 | در پنجره Model Builder ، گره Solution 1 (sol1) را گسترش دهید . |
3 | روی Study 1>Solver Configurations>Solution 1 (sol1)>Time-Dependent Solver 1 کلیک راست کرده و Stop Condition را انتخاب کنید . |
4 | در پنجره تنظیمات برای وضعیت توقف ، قسمت عبارات توقف را پیدا کنید . |
5 |  روی افزودن کلیک کنید . |
6 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
بیان را متوقف کنید | توقف کنید اگر | فعال | شرح |
comp1.PositiveCC(comp1.phis)<0.99 | درست (>=1) | √ | توقف بیان 1 |
مشخص کنید که محلول هم قبل و هم بعد از رسیدن به حالت توقف ذخیره شود.
7 | قسمت Output at Stop را پیدا کنید . از لیست افزودن راه حل ، مراحل قبل و بعد از توقف را انتخاب کنید . |
8 | کادر بررسی Add warning را پاک کنید . |
9 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
این دستورالعمل ها را برای تنظیم نمودار منحنی تخلیه نشان داده شده در شکل 3 دنبال کنید :
ولتاژ سلول
1 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، Cell voltage را در قسمت Label text تایپ کنید. |
2 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
3 | در قسمت متن عنوان ، Cell voltages را برای نرخ های تخلیه مختلف تایپ کنید . |
4 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
5 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Utilization را تایپ کنید . |
6 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Cell voltage (V) را تایپ کنید . |
نمودار نقطه 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Cell voltage را گسترش دهید ، سپس روی Point Graph 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پوینت گراف ، قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن Expression ، t/36000 را تایپ کنید . |
5 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
6 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
7 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
C/10 |
باتری با الکترولیت باینری (BATBE)
اکنون، چگالی جریان را برای مطالعه میزان دبی متفاوت تغییر دهید و یک مطالعه جدید برای مقایسه نتایج ایجاد کنید.
چگالی جریان الکترود 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Battery with Binary Electrolyte (batbe) روی Electrode Current Density 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای چگالی جریان الکترود ، قسمت چگالی جریان الکترود را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن i n ,s ، -C1 را تایپ کنید . |
مطالعه 1
یک کپی از راه حل تهیه کنید و مشکل را حل کنید.
تنظیمات حل کننده
در نوار ابزار مطالعه ، روی Create Solution Copy کلیک کنید .
Create Solution Copy کلیک کنید .مرحله 2: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، روی Step 2: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی زمان خروجی ، range(0,60,3600) را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
اکنون می توانید نمودار منحنی تخلیه را در شکل 3 به پایان برسانید .
نمودار نقطه 2
در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Cell voltage روی Point Graph 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید .
نمودار نقطه 1
1 | در پنجره تنظیمات برای پوینت گراف ، قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . |
2 | در قسمت متن Expression ، t/3600 را تایپ کنید . |
3 | قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
1C |
نمودار نقطه 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Point Graph 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار نقطه ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 1/راه حل 1 – کپی 1 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Cell voltage ، روی  Plot کلیک کنید . |
میانگین حالت شارژ الکترود (batbe)
دستورالعمل های باقی مانده، به نوبه خود، نمودارهای نشان داده شده در شکل 4 تا شکل 7 را بازتولید می کنند .
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی میانگین وضعیت شارژ الکترود (batbe) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار میانگین وضعیت شارژ الکترود (batbe) ، روی  Plot کلیک کنید . |
گروه طرح 1 بعدی 6
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب زمان ، از لیست را انتخاب کنید . |
4 | در لیست Times (s) ، 600 را انتخاب کنید . |
5 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت Title text Comparison of Voltage losses at t=600 s را تایپ کنید . |
7 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
8 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، x (m) را تایپ کنید . |
9 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مربوطه، Voltage (V) را تایپ کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی 1D Plot Group 6 کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
5 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
6 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
پتانسیل الکترولیت -0.91 V |
7 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در قسمت Expression text، phil-0.91 را تایپ کنید . |
نمودار خط 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی 1D Plot Group 6 کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
4 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، batbe.eta_per1 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Legends را پیدا کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
6 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
7 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
بیش از حد پتانسیل |
8 | در نوار ابزار 1D Plot Group 6 ، روی  Plot کلیک کنید . |
تلفات ولتاژ
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی 1D Plot Group 6 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، تلفات ولتاژ را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
غلظت نمک الکترولیت (batbe)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Electrolyte Salt Concentration (batbe) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب زمان ، از لیست را انتخاب کنید . |
4 | در لیست بارها ، 0 ، 60 ، 600 و 3000 را انتخاب کنید . |
5 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن عنوان ، پروفایل غلظت نمک الکترولیت را در زمان‌های مختلف تایپ کنید . |
7 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
8 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، x (m) را تایپ کنید . |
نمودار خطی 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Electrolyte Salt Concentration (batbe) را گسترش دهید ، سپس روی Line Graph 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، قسمت Legends را پیدا کنید . |
3 | تیک Show legends را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار غلظت نمک الکترولیت (batbe) ، روی  Plot کلیک کنید . |
گروه طرح 1 بعدی 7
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب زمان ، از لیست را انتخاب کنید . |
4 | در لیست Times (s) 60 ، 600 و 3000 را انتخاب کنید . |
5 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن عنوان ، منبع جریان الکتروشیمیایی را در زمان‌های مختلف تایپ کنید . |
7 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
8 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، x (m) را تایپ کنید . |
9 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، منبع فعلی (A/m<sup>3</sup>) را تایپ کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی 1D Plot Group 7 کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
4 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، batbe.iv_per1 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Legends را پیدا کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
6 | در نوار ابزار 1D Plot Group 7 ، روی  Plot کلیک کنید . |
منبع فعلی
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی 1D Plot Group 7 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، منبع فعلی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
گروه طرح 1 بعدی 8
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب زمان ، از لیست را انتخاب کنید . |
4 | در لیست Times (s) 60 ، 600 و 3000 را انتخاب کنید . |
5 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن عنوان ، غلظت گونه های Intercalating در ذرات الکترود، جامد=سطح، خط چین=مرکز را تایپ کنید . |
7 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
8 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، x (m) را تایپ کنید . |
9 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Concentration (mol/m<sup>3</sup>) را تایپ کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی 1D Plot Group 8 کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
4 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Battery with Binary Electrolyte>Particle intercalation>batbe.cs_surface – غلظت ذرات درج ، سطح – mol/m³ را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Legends را پیدا کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
نمودار خط 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی 1D Plot Group 8 کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
4 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Battery with Binary Electrolyte>Particle intercalation>batbe.cs_center – غلظت ذرات درج ، مرکز – mol/m³ را انتخاب کنید . |
5 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست Line ، Dashed را انتخاب کنید . |
6 | در نوار ابزار 1D Plot Group 8 ، روی  Plot کلیک کنید . |
غلظت در فاز جامد
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی 1D Plot Group 8 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، غلظت در فاز جامد را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
