燃料電池和電解槽模塊
COMSOL Multiphysics® 5.6 版本帶來了新的“燃料電池和電解槽模塊”，這是 COMSOL Multiphysics® 的附加產品，包含新的氫燃料電池 和水電解槽 物理場接口，可用于對燃料電池和電解槽進行建模。請閱讀以下內容，了解這一新產品的更多信息。
燃料電池和電解槽建模
新增的“燃料電池和電解槽模塊”為工程師提供了最先進的模擬燃料電池和電解槽的建模仿真工具，并提供多個通用工具用于分析真實的流體流動屬性以及進行詳細的電化學仿真。用戶可以使用新模塊在分析和優化氫燃料汽車和儲能技術時，包含電荷傳輸、電極反應、熱力學、氣相擴散、多孔介質流動和兩相流。
請注意，從 COMSOL Multiphysics® 5.6 版本開始，“電池與燃料電池模塊”產品已更名為“電池模塊”，并保留了所有功能。我們建議進行燃料電池和電解槽仿真的用戶使用這個全新的“燃料電池和電解槽模塊”。
以下各節重點介紹在以前用于模擬電化學的 COMSOL Multiphysics® 附加產品的任何版本中均未提供的與燃料電池和電解槽建模有關的新增功能。
預定義的氧電極和氫電極
使用“燃料電池和電解槽模塊”對氣體擴散電極（GDE）建模非常簡單。軟件會根據添加的邊界條件，在用戶界面中自動定義氣相和孔隙電解質中的輸運方程；其中提供特定的用于定義氫電極和氧電極的域特征。主要的電極反應是預定義的，而且用戶可以更改動力學并添加雙反應和寄生反應。這些預定義的電極可用于燃料電池和電解槽建模。
自動生成迭代求解器
研究步驟節點現在可以自動生成迭代幾何 和代數多重網格 求解器（但默認情況下仍使用直接 求解器）。啟用其中一個迭代求解器可以減少大型仿真的內存使用量和計算時間。
電極動力學中濃度依賴性的線性化
新增的線性化 選項可以避免計算負數的冪時出現的問題，改善非單位級數的反應動力學仿真。將平衡電位的能斯特方程與交換電流密度的質量作用定律 或集總多級 結合使用時，您可以在三次電流分布 接口的電極反應 和多孔電極反應 節點中使用這一特征。當您新建模型時，新增的線性化 選項默認處于使用狀態，所有采用能斯特方程和質量作用定律或集總多級動力學選項的教學案例都會使用該選項。
高導電性多孔電極
大多數電化學接口中都添加了新增的高導電性多孔電極 域節點，可用于在電子導體電極相中具有高電導率的多孔電極。它用全局變量代替電極電位的空間變量，從而減少了問題的自由度數。
稀物質傳遞的多孔介質特征得到改進
新版本對多孔介質中的稀物質傳遞 接口進行了改進，以使用新的多孔介質 節點。多孔介質中的稀物質傳遞 接口中添加了兩個新的域特征：多孔介質 和非飽和多孔介質 節點。您可以使用新的多孔介質 節點為多孔介質中的多個相指派材料屬性。新節點具有專門的選項來定義液體、氣體和多孔基體的屬性。您可以在活性炭芯陶瓷濾水器教學案例中查看此功能的應用演示。
隨附的教學案例
COMSOL Multiphysics® 5.6 版本為“燃料電池和電解槽模塊”提供了多個教學案例。