Model Electroanalysis, Electrolysis, and Electrodialysis
with the Electrochemistry Module


From the Lab Researcher to the Industrial Electrochemical Engineer

Electrochemistry 모듈은 정확한 해석을 통해 전기화학 시스템을 설계, 해석, 그리고 최적화하는 가능성으로 확장합니다. 이 제품은 산업의 전기화학 엔지니어 또는 연구자들에게 상당한 혜택을 제공합니다. 전기화학 반응 메커니즘, 물질전달, 그리고 전류 밀도 분포와 같은 기능은 전기 분해, 전기 투석, 전기 분석, 전기화학 센서, 그리고 생체전기화학 분야를 포함하는 응용분야에 대한 효율적인 해석을 가능하게 합니다.


Interfaces for Primary, Secondary and Tertiary Current Distributions

Electrochemistry 모듈은 전기화학 반응을 포함하는 넓은 분야를 다룹니다. 이는 1차, 2차, 그리고 3차 전류 분포와 전기분석, 자유 그리고 다공성 매질의 유동흐름, 열전달, 균일 및 불균일 화학 반응, 그리고 희석 및 농축 용액에 대한 물질전달에 대한 인터페이스를 통해서 이뤄집니다. 가능한 응용분야는 클로르-알칼리와 염소산염 전기분해, 물 전기분해를 통한 수소와 산소 생산, 폐수 처리, 해수 담수화, 전기촉매와 전기분석에 대한 연구 및 설계, 그리고 글루코즈, pH, 수소, 다른 기체의 센서에서 이뤄지는 기초적인 전기화학 연구를 포함합니다.


Interfaces for Electrochemical Analysis

Electrochemistry 모듈의 특정한 기능들은 전류측정법, 전압측정법, 전기화학 임피던스, 전기량법의 해석이 가능하며, 순압전압전류법에 대한 특정 인터페이스도 제공합니다. 교환 전류 밀도, 전하 전달 계수, 특정 활성 표면적, 확산도, 그리고 반응 메커니즘 같은 물성이 실험과 해석결과를 결합하여 결정될 수 있습니다. 이런 기능들은 나중에 정확한 모델링과 설계 최적화를 위한 산업분야에 사용될 수 있습니다.


Complete Support for Applications Involving Electrochemical Reactions

Electrochemistry 모듈에서 내장된 인터페이스는 1차, 2차, 또는 3차 전류 분포로 가정한 시스템의 모델링을 가능하게 합니다. 1차 전류 분포는 전해질과 전극 모두에 대한 전류 흐름을 모델링 하기 위해 전하 수지를 포함한 옴의 법칙을 사용하며, 전기화학 반응으로 인한 전기 전위의 손실을 무시한다고 가정합니다. 2차 전류 분포는 이런 반응 기반의 손실을 포함하며, 타펠(Tafel) 그리고 버틀러-볼머(Butler-Volmer)에 대한 인터페이스를 통해 모델링 됩니다. 또한 수정하거나 사용자 정의의 식을 지원합니다. 이 인터페이스는 전기화학 반응 속도의 부분으로써 전기 전위를 포함합니다.

많은 반응 시스템에서 그리고 전극에 근접한 부분에서 전해질의 농도는 일정하지 않습니다. 이러한 경우, 확산과 대류의 영향이 고려되며, 전기 영동까지 포함됩니다. Electrochemistry 모듈은 전해질의 화학 물질의 전달현상을 모사하기 위한 Nernst-Planck 식을 사용하여 3차 전류 분포에 대한 인터페이스를 제공합니다. COMSOL Multiphysics 에서 견줄수 없는 기능을 이용하면, 이런 인터페이스는 유체 흐름과 열전달을 모사하는 다른 인터페이스와 연동하여 매끄럽게 사용할 수 있습니다.


Product Features

  • 일정한 전해질 조건을 가정하여 1차, 2차 전류 밀도 분포 분석
  • 유효 전도도에 대한 보정 계수로 다공성 전극의 전기화학 거동 분석
  • 타펠(Tafel) 및 버틀러-볼머(Butler-Bolmer)를 통해 전기화학 반응 속도 모사
  • 전기적 중성을 가정한 Nernst-Planck 식을 사용하여 3차 전류 밀도 분포 해석
  • Nernst-Einstein 관계식을 통해 온도 의존성 이온 영동 기능 지원
  • 전해질의 부피 분율을 사용한 브러그만(Bruggeman) 전도도 보정 지원
  • 제한 전류 밀도를 추가하여 전극 반응속도의 이중층 캐퍼시턴스를 고려하는 기능 지원
  • 막 저항으로 인한 전극-전해질 계면에서 전위 하강을 쉽게 포함
  • 다른 전기분석 분야에 대해 AC 임피던스와 참조 전위에 대한 조화 섭동 포함
  • 전기분석에서 지원 전해질 조건을 쉽게사용
  • 순환 전압법에 대한 인터페이스 정의
  • 자유 및 다공성 매질의 유동과 열전달, 물질 전달
  • 표면을 가로질러 전달되는 화학종에 대한 표면 촉매 반응 지원
  • AC 임피던스에 대한 Nyquist 와 Bode그래프
  • Nernst-Planck-Poisson 식
  • 전기 영동 전달


Application Areas

  • 전기 분석
  • 전기 분해
  • 전기 투석
  • 전기화학 센서
  • 생체전기화학
  • 클루코즈 센서
  • 기체 센서
  • 클로르-알칼리 전해질
  • 수소와 산소 생산
  • 해수 담수
  • 초 순도 물 생산
  • 전해질 오염수 처리
  • 액상 식품에서 pH 제어
  • 생체 의학 임플란트에서 전기화학반응의 제어







순환전압전류법은 전류가 기록되는 동안 작동 전극에서 전위가 전압 범위에서 변화되는 전기화학 분석에 대한 일반적인 기법입니다.

순환전압전류법은 전류가 기록되는 동안 작동 전극에서 전위가 전압 범위에서 변화되는 전기화학 분석에 대한 일반적인 기법입니다.


클로르-알칼리 단위 셀에서의 이차 전류 분포

클로르-알칼리 단위 셀에서의 이차 전류 분포


이온전달에 대한 Poisson 식과 Nernst-Planck 식을 연동하여 전하 중성에 대한 가정 없이 확산이중층에서 전하 밀도를 모델링 할 수 있습니다..

이온전달에 대한 Poisson 식과 Nernst-Planck 식을 연동하여 전하 중성에 대한 가정 없이 확산이중층에서 전하 밀도를 모델링 할 수 있습니다..


주파수와 전극의 불균일 반응 상수를 이용한 Nyquist 플롯

주파수와 전극의 불균일 반응 상수를 이용한 Nyquist 플롯