Updates im Fuel Cell & Electrolyzer Module
Für Nutzer des Fuel Cell & Electrolyzer Module bietet COMSOL Multiphysics® Version 6.3 ein neues Interface zur Modellierung des Transports in beliebigen Elektrolytlösungen, verbesserte Features und Variablen für Zweiphasenströmung sowie neue Möglichkeiten zur Parameterschätzung. Hier erfahren Sie mehr über die Updates.
Interface Concentrated Electrolyte Transport
Ein Interface Concentrated Electrolyte Transport ist jetzt verfügbar, um den Transport in jeder beliebigen Elektrolytlösung mit einer beliebigen Anzahl geladener und ungeladener Spezies zu modellieren. Dieses elektrochemische Interface basiert auf der Theorie konzentrierter Lösungen, bei der die Transportgleichungen unter Verwendung binärer Maxwell-Stefan-Diffusionskoeffizienten definiert werden, wobei lokale Elektroneutralität vorausgesetzt wird. Im Gegensatz zu den Nernst-Planck-Gleichungen geht die Theorie konzentrierter Lösungen nicht davon aus, dass die Elektrolytspezies in einem neutralen Lösungsmittel konstanter Konzentration verdünnt sind. Typische Elektrolyte, die modelliert werden können, sind ionische Flüssigkeiten, Salzschmelzen und hochkonzentrierte Lösungen mit nicht vernachlässigbaren Konzentrationsgradienten der ladungstragenden Spezies. Das neue Tutorial-Modell Molten Carbonate Transport veranschaulicht diese Funktionalität.
Parameterschätzung
Der Studienschritt Parameter Estimation und die Optimierungslöser BOBYQA, Levenberg–Marquardt und IPOPT sind jetzt im Fuel Cell & Electrolyzer Module verfügbar. Die Parameterschätzung wird zur Bestimmung von Modellparametern durch Anpassung von Simulationen an experimentelle Daten verwendet. Das Tutorial-Modell Parameter Estimation of a Polymer Membrane Fuel Cell Model demonstriert dieses neue Feature.
Verbesserte Features und Variablen für Zweiphasenströmung
Die Interfaces Hydrogen Fuel Cell und Water Electrolyzer bieten nun die Möglichkeit, Massenquellen in der Flüssig- und Gasphase sowohl an Rändern als auch in Gebieten zu definieren, und zwar durch Kopplung mit Features, die dem Interface Phase Transport in Version 6.3 hinzugefügt wurden. Massenquellenterme können an Rändern mithilfe des neuen Features Boundary Mass Source und in Gebieten mithilfe des neuen Features Mass Source hinzugefügt werden.
In den Interfaces Hydrogen Fuel Cell und Water Electrolyzer sind jetzt die Phasenoptionen Solid und Liquid für den Electrolyte type verfügbar. Dieses Feature gibt an, ob das ladungstragende Ion zu dem vom Interface definierten Massenfluss der Flüssigphase und den Quellvariablen beiträgt. Darüber hinaus wurden im Model Wizard Alkaline-Einträge hinzugefügt, die standardmäßig die Option Liquid verwenden. Die folgenden Tutorial-Modelle veranschaulichen diese Verbesserungen:
- two_phase_pemfc
- zero_gap_aec
- aec_shunt_currents (Option Alkaline)
Scherinduzierte Migration in dispergierter Mehrphasenströmung
In konzentrierten Suspensionen führen irreversible Teilchenkollisionen zu einer Teilchenmigration in Richtung von Bereichen mit niedrigeren Scherraten, ein Phänomen, das in Prozessen wie der Partikelfraktionierung und der Mikrofiltration genutzt wird. Beispielsweise neigen Partikel in einer druckgetriebenen Kanalströmung einer auftriebsneutralen Mischung dazu, sich in der Mitte des Kanals zu sammeln. Eine neue Option Include shear-induced migration, die jetzt in der Multiphysik-Kopplung Mixture Model verfügbar ist, unterstützt mehrere Spezies und erhöht die Genauigkeit solcher Simulationen.
Option für das Potenzgesetz für relative Permeabilitäten
Das Feature Porous Medium im Interface Phase Transport in Porous Media enthält jetzt eine neue Option Power law, die die Implementierung relativer Permeabilitäten auf der Grundlage von Potenzgesetzausdrücken erleichtert. Diese Verbesserung vereinfacht die Einrichtung und Modellierung des Permeabilitätsverhaltens in Simulationen poröser Medien.
Result Templates in den Interfaces Chemical Species Transport
Das Erstellen nützlicher und visuell ansprechender Plots von reaktiven Systemen kann zeitaufwendig sein, da oft viele Reaktanten und somit viele Konzentrationsfelder zu plotten sind. Um Zeit zu sparen, gibt es eine Reihe neuer Result Templates in den Interfaces Chemical Species Transport. Darunter sind jetzt Plot-Array-Vorlagen verfügbar, die bis zu vier Spezieskonzentrationen gleichzeitig im Grafikfenster anzeigen. Die Result Templates sind für alle Interfaces Chemical Species Transport verfügbar, unabhängig vom Add-On-Produkt, aber besonders nützlich für die Mehrkomponenten-Transport-Interfaces, die in den Modulen für Chemietechnik sowie im CFD Module, Porous Media Flow Module, Subsurface Flow Module und Microfluidics Module enthalten sind.
Neue Tutorial-Modelle
COMSOL Multiphysics® Version 6.3 enthält mehrere neue Tutorial-Modelle für das Fuel Cell & Electrolyzer Module.
Two-Phase Nonisothermal Zero-Gap Alkaline Water Electrolyzer
Water and Carbon Dioxide Co-Electrolysis in a Solid Oxide Electrolyzer Cell
Ammonia-Fed Solid Oxide Fuel Cell
Two-Phase Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell
Parameter Estimation of a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Model
Molten Carbonate Transport
