Batteries & Fuel Cells

Software for Simulating Batteries and Fuel Cell Design and Operation


원통형 리튬-이온전지 패키지의 공기 냉각에 따른 온도 분포. 위 모델은 열원으로 작용하는 이온 흐름과 전기화학 반응을 연동했습니다.

전지 및 연료 전지 디자인 및 구동 해석 

Batteries and Fuel Cells: Greater Energy Densities, Longer Lifetimes

배터리와 연료 전지는 에너지 밀도나 파워 효율을 극대화 하고 전지 수명을 연장하도록 하는 더 어려운 환경 속에서 실행하도록 요구되고 있습니다. 이러한 요구조건은 관계된 산업에서 더 많은 압력을 가해왔으며, 모델링과 시뮬레이션이 배터리와 연료전지가 작동되는 동안 안정성과 품질을 개발, 설계, 최적화, 강화를 위한 필요한 도구 중 하나로 빠르게 자리매김 하고 있습니다. 연구될 수 있는 시스템들의 예로 납축전지, 리튬이온 배터리, 니켈수소 전지, SOFCs, DMFCs, 그리고 PEMFCs를 들 수 있습니다.

Batteries & Fuel Cells Module은 배터리와 연료전지의 전극과 전해질에서 근본적인 전기화학 현상을 해석합니다. 이것은 다른 운전 조건, 설계 구조, 그리고 다른 노화 메커니즘 때문에 발생하는 약화에 대한 성능을 연구하도록 되어 있습니다. 모듈을 추가하여 전하 및 중성 입자의 전달, 전류 전도, 유동, 열전달, 그리고 평판과 다공성 전극에서 전기화학반응의 성질과 구동력(Driving force)과 같은 특성을 해석할 수 있습니다. 이런 특성들의 해석을 사용하여 성능, 열 관리, 그리고 안전을 고려한 시스템의 전극, 분리기, 분리막, 전해질, 그리고 집전장치와 연료 공급에 대해 설계하고 형상과 재질 선택을 최적화 할 수 있습니다.

Building Complexity Into Your Battery and Fuel Cell Models

Starting Simple
만약 새로운 디자인이나 응용분야에 사용해오던 배터리 또는 연료 전지의 모델을 대략적으로 구성하기 시작할 때라면, 단순하게 시작하고, 점차 모델을 복잡하게 구성하는게 좋습니다. 즉, 이 말은 1차 전류 분포 모델을 통해 장치의 특성을 연구하는 것을 말합니다. 옴의 법칙(Ohm’s law)를 사용하여 저항이 있는 전도체로 나타내어 전기화학 반응, 전해질, 다른 물질을 단순화합니다. 1차 전류 분포 모델은 장치의 구조에 대해 많은 정보를 제공하며, 장비의 열 관리와 열팽창 때문에 발생하는 구조적 물결성에 대한 지표로 사용될 수 있습니다.

Batteries & Fuel Cells Module은 다수의 물리 식에 대해 COMSOL Desktop® GUI(Graphical user interface) 안에서 특정한 인터페이스를 제공합니다. Physics 인터페이스에 제공된 Primary Current Distribution 인터페이스는 배터리와 연료 전지 설계에 있어서 모두 다른 성분에 대한 전극과 전해질의 전도도 같은 물질의 물성을 지정하는 알맞은 항목을 포함합니다. 게다가, COMSOL Multiphysics의 Batteries & Fuel Cells Module 또는 다른 물리 기반의 모듈 안에서 제공하는 줄 발열이나 열 응력 분석 같은 다른 특성을 구현하기 위한 physics 인터페이스와 쉽게 연동할 수 있습니다.

더보기