電化學(xué)檢測(cè)的案例
COMSOL電化學(xué)耦合案例天花板！
隔離膜中的聚合物骨架不導(dǎo)電子，電化學(xué)反應(yīng)只發(fā)生在固體活性物顆粒與電解液交界面處，其反應(yīng)方程式為：
陽(yáng)極：LixC6? Li0C6+ xLi++ xe-
陰極：Liy - xFe POC4+ xLi++ xe-? Fi0PO4
1、電化學(xué)模型
基于 Newman 的多孔性電極理論的電化學(xué)模型，其中描述正負(fù)電極顆粒表面電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的Buter-Volmer方程為：
j0為交換電流密度，單位為 A·cm-2；η 是局部過(guò)電位，單位為 V；αc和 αa是正負(fù)電極電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)移系數(shù)，取 0.5；F 為法拉第常數(shù)，數(shù)值為96485 C·mol-1；R 為理想氣體常數(shù)，數(shù)值為 8.314 J·mol-1· K-1。
交換電流密度表達(dá)式為：
k0為反應(yīng)速率常數(shù)；cs,max為材料最大固相鋰離子濃度；cs,surf為電極和電解液界面處鋰離子濃度。
展開(kāi) 電阻表面的電化學(xué)遷移失效分析及防護(hù)
SnAgCu釬料焊點(diǎn)電化學(xué)遷移的原位觀察和研究[J]. 電子元件與材料, 2007(06): 64-68.
鋰電池全三維電化學(xué)-熱偶合仿真 ￥600
針對(duì)NCM811和磷酸鐵鋰鋰離子電池，在COMSOL Multiphysics多物理場(chǎng)仿真軟件中搭建了全三維電化學(xué)-熱耦合模型，分析了鋰離子電池工作過(guò)程中的電極電位分布、電流密度分布和溫度場(chǎng)分布特性。結(jié)果表明，通過(guò)建立的全三維電化學(xué)-熱耦合模型可以得到電池局部電位分布和電流密度分布等傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法難以獲得的結(jié)果；在鋰離子電池恒流放電過(guò)程中，單電極對(duì)內(nèi)部存在明顯的溫度梯度，特別是在極耳和極板的過(guò)渡區(qū)，電池溫度梯度變化最大；放電過(guò)程中電池不同位置的溫升速率并不相同，放電前期，極耳區(qū)域溫升速率最大，遠(yuǎn)離極耳的電池底部區(qū)域溫升速率相對(duì)較小，但是，放電后期有增大趨勢(shì)。
混凝土中鋼筋的電化學(xué)腐蝕模擬 ￥1000
這個(gè)過(guò)程是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程，涉及到陰極和陽(yáng)極反應(yīng)。鋼筋在環(huán)境中處于陰極的區(qū)域，而氧氣反應(yīng)位于陽(yáng)極的區(qū)域。在這種電化學(xué)反應(yīng)中，鋼筋表面上的氧化物會(huì)導(dǎo)致鋼筋的腐蝕和銹蝕。
本案例建立了一鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型，基于COMSOL軟件中的三次電流分布模塊和固體力學(xué)模塊，仿真模擬得到了鋼筋氧化腐蝕過(guò)程中的電化學(xué)場(chǎng)、鋼筋的腐蝕層厚度以及破壞區(qū)域變化，仿真結(jié)果如圖所示：
電化學(xué)場(chǎng)
腐蝕層厚度
腐蝕破壞區(qū)域
感興趣的朋友，歡迎交流模型！
fluent 電化學(xué)模擬 模擬鋰電池放電 ￥50
模擬的是Kim論文里面的鋰離子電池放電行為。
使用NTGK模型。使用的電池是15Ah LiMn2O4正極/石墨陽(yáng)極電池。電池幾何模型如下圖所示。這里主要研究的是在不同放電速率下電池的行為。
包括case 和data 文件
電化學(xué)儲(chǔ)能電站模型實(shí)測(cè)及仿真分析
摘 要：為拓寬電化學(xué)儲(chǔ)能參與電網(wǎng) 調(diào)節(jié)應(yīng)用范圍，充分利用有功、無(wú)功調(diào)節(jié)靈活、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，建立電網(wǎng)仿真分析應(yīng)用模型，為電化學(xué)儲(chǔ)能參與電網(wǎng) 調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、暫態(tài)無(wú)功支撐等多場(chǎng)景提供分析依據(jù)。開(kāi)展電化學(xué)儲(chǔ)能電站機(jī)電仿真模型實(shí)測(cè)方法研究，基于響應(yīng)特性匹配的參數(shù)辨識(shí)方法及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)特性，建立湖南省內(nèi)某儲(chǔ)能站的仿真分析模型，分析電化學(xué)儲(chǔ)能在改善湖南電網(wǎng)暫態(tài)電壓特性方面的作用，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能電站;機(jī)電仿真;現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè);響應(yīng)指標(biāo);參數(shù)辨識(shí);
0 引言
規(guī)模化儲(chǔ)能為應(yīng)對(duì)“新型電力系統(tǒng)”架構(gòu)下，高比例新能源接入帶來(lái)的出力間歇性、波動(dòng)性問(wèn)題提供了新的解決方案，其中電化學(xué)儲(chǔ)能具備良好的四象限有功、無(wú)功輸出能力及快速響應(yīng)特性，在參與電網(wǎng)電力電量平衡之外，還可用于調(diào)頻、調(diào)壓及暫態(tài)無(wú)功支撐，為電網(wǎng)優(yōu)化控制及穩(wěn)定運(yùn)行提供豐富的調(diào)控手段。因此，電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)在客戶側(cè)節(jié)能、電網(wǎng)側(cè)調(diào)控等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，成為目前儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研發(fā)創(chuàng)新的重點(diǎn)領(lǐng)域和主要增長(zhǎng)點(diǎn)。電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用于電網(wǎng) 調(diào)度優(yōu)化控制的前提是需要準(zhǔn)確評(píng)估接入電網(wǎng)的調(diào)節(jié)特性，因此對(duì)于電化學(xué)儲(chǔ)能建模及模型參數(shù)實(shí)測(cè)需求也越來(lái)越高。
目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)電化學(xué)儲(chǔ)能電站的建模尚處于起步階段，根據(jù)研究問(wèn)題不同，既有采取簡(jiǎn)化等值模型的，也有基于功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(power convert system, PCS)進(jìn)行詳細(xì)建模的。但系統(tǒng)性研究?jī)?chǔ)能電站模型的文獻(xiàn)較少，特別是針對(duì)接入大電網(wǎng)分析的機(jī)電暫態(tài)模型的研究尚未形成體系[1,2,3,4,5]。文獻(xiàn)[6]運(yùn)用戴維南定理和模擬受控電流源這兩種方法對(duì)大容量?jī)?chǔ)能電站進(jìn)行等值仿真建模，并在實(shí)際系統(tǒng)中對(duì)儲(chǔ)能電站接入后的并網(wǎng)運(yùn)行特性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能電站在三相、單相短路故障中表現(xiàn)出的暫態(tài)特性與傳統(tǒng)交流系統(tǒng)均有所區(qū)別。
展開(kāi) 電化學(xué)儲(chǔ)能介紹及優(yōu)缺點(diǎn)
儲(chǔ)能技術(shù)按照儲(chǔ)存介質(zhì)進(jìn)行分類，可以分為機(jī)械類儲(chǔ)能、電氣類儲(chǔ)能、電化學(xué)類儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能和化學(xué)類儲(chǔ)能。（每個(gè)機(jī)構(gòu)的分類略有不同，但原理相同）
本文介紹電化學(xué)儲(chǔ)能。
電化學(xué)類儲(chǔ)能
截至2021年底，我國(guó)已投運(yùn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目中，抽水蓄能裝機(jī)占比86.3%，電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)12.5%，其它儲(chǔ)能裝機(jī)占比1.2%。
那么，電化學(xué)儲(chǔ)能為何成為了儲(chǔ)能行業(yè)“耀眼的星”？
因?yàn)槠涫艿乩硪蛩赜绊懶。瑧?yīng)用場(chǎng)景相對(duì)靈活。隨著成本的持續(xù)下降和商業(yè)化的逐步成熟，電化學(xué)儲(chǔ)能未來(lái)具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ? 何為電化學(xué)儲(chǔ)能
電化學(xué)儲(chǔ)能是通過(guò)電池所完成的能量?jī)?chǔ)存、釋放與管理過(guò)程。其工作原理是通過(guò)介質(zhì)或設(shè)備把電能存儲(chǔ)起來(lái)并在需要時(shí)釋放的儲(chǔ)能技術(shù)及措施。
電化學(xué)儲(chǔ)能是新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，是解決可再生能源間歇性和不穩(wěn)定性、提高常規(guī)電力系統(tǒng)和區(qū)域能源系統(tǒng)效率、安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要手段。
電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)、儲(chǔ)能變流器(PCS)以及其他電氣設(shè)備構(gòu)成
。
電池組是儲(chǔ)能系統(tǒng)最主要的構(gòu)成部分，成本占比最高。電池管理系統(tǒng)(BMS)是電池組的“司令官”，是電池和用戶之間的紐帶，主要負(fù)責(zé)電池的監(jiān)測(cè)、評(píng)估、保護(hù)以及均衡等。
“好方案源于頂層設(shè)計(jì)，好系統(tǒng)出于EMS”，能量管理系統(tǒng)(EMS)負(fù)責(zé)整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)信息采集、監(jiān)控等，全方位了解系統(tǒng)運(yùn)行情況，保證系統(tǒng)安全。
儲(chǔ)能變流器(PCS)可以理解為一個(gè)超大號(hào)的充電器，但與手機(jī)充電器的區(qū)別在于它是雙向的，可以控制儲(chǔ)能電池組的充電和放電，進(jìn)行交直流的變換。
展開(kāi) 電化學(xué)傳感器在石油化工煤礦等工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用
針對(duì)易燃易爆、有毒有害的氣體泄漏的實(shí)時(shí)監(jiān)控，ISweek工采網(wǎng)推薦以下電化學(xué)氣體傳感器用于石油化工煤炭等工業(yè)化的監(jiān)控設(shè)備上。
英國(guó)Alphasense 一氧化碳傳感器 - CO-AF
一氧化碳傳感器CO-AF是電化學(xué)原理的傳感器，電化學(xué)傳感器具有靈敏度高，選擇性好，擁有過(guò)濾膜，抗煙氣，低濃度輸出線性好等優(yōu)點(diǎn)，量程為0~5000ppm,工作環(huán)境為-30~50℃，15~90%RH,分辨率為0.5ppm，主要用在石油化工，環(huán)保，煤礦，汽車等領(lǐng)域，是檢測(cè)一氧化碳CO泄漏的良好選擇。
英國(guó)Alphasense 二氧化硫傳感器 - SO2-BF
二氧化硫傳感器SO2-BF電化學(xué)傳感器具有靈敏度高，選擇性好，可以過(guò)濾灰塵和小水滴，低濃度輸出線性好，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，量程為0~100ppm,工作環(huán)境為-30~50℃，15~90%RH,分辨率為0.1ppm，主要用在二氧化硫氣體變送器以及二氧化硫檢測(cè)場(chǎng)合，石油，化工等工業(yè)領(lǐng)域
英國(guó)Alphasense 二氧化氮傳感器 - NO2-B1
二氧化氮傳感器NO2-B1電化學(xué)傳感器具有靈敏度高，選擇性好，可以過(guò)濾灰塵和小水滴，低濃度輸出線性好，穩(wěn)定性好，抗CO、CO2、H2的干擾等優(yōu)點(diǎn)，量程為0~20ppm,工作環(huán)境為-20~50℃，15~90%RH,分辨率為0.02ppm，主要用在NO2氣體報(bào)警器，檢測(cè)大氣中二氧化氮?dú)怏w濃度，石油，化工等工業(yè)領(lǐng)域。
展開(kāi) 電化學(xué)儲(chǔ)能基本問(wèn)題綜述
但需要特別強(qiáng)調(diào)的是，只有綜合技術(shù)指標(biāo)優(yōu)異，能夠滿足具體需求的電化學(xué)體系最后才能夠獲得應(yīng)用，這也是理論上存在著大量的電化學(xué)儲(chǔ)能體系，但實(shí)際廣泛使用的種類并不多的主要原因。
電化學(xué)儲(chǔ)能器件中的非傳統(tǒng)電化學(xué)簡(jiǎn)述
各類實(shí)際應(yīng)用的電化學(xué)儲(chǔ)能體系與以液相反應(yīng)為主的傳統(tǒng)電化學(xué)體系，既有相似性又有一定的區(qū)別。其發(fā)展過(guò)程既是傳統(tǒng)電化學(xué)理論的應(yīng)用和實(shí)踐，同時(shí)也是傳統(tǒng)電化學(xué)理論的完善和豐富的過(guò)程。文中表5以鋰離子電池體系為例，比較了傳統(tǒng)電化學(xué)體系與目前電池體系的區(qū)別和聯(lián)系。在經(jīng)典液態(tài)電化學(xué)體系中，電極是惰性的，不參與電化學(xué)反應(yīng)，是電子的良導(dǎo)體;而在鋰離子電池中，正負(fù)兩電極都要參與電極反應(yīng)，并且電極活性材料不一定是電子的良導(dǎo)體，如LiFePO4、S等，可通過(guò)導(dǎo)電添加劑和在電極內(nèi)形成電子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)傳輸電子。盡管電化學(xué)反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力相同，但其發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移的場(chǎng)所卻不一定相同，在傳統(tǒng)液態(tài)電化學(xué)體系中，電荷轉(zhuǎn)移發(fā)生在固液界面，而在鋰離子電池中，由于電極本身參與電化學(xué)反應(yīng)，其電荷轉(zhuǎn)移同時(shí)在電極內(nèi)部和固液界面發(fā)生。在固液界面(電極/電解質(zhì)界面)其電荷分布也不同，在液態(tài)電化學(xué)體系中其分布符合雙電層理論;而在鋰離子電池中，還要同時(shí)考慮電極活性材料內(nèi)部的空間電荷層的影響，并且其界面分布是動(dòng)態(tài)演化的;在鋰離子電池中，其電極/電解質(zhì)界面還可以是固-固界面，如全固態(tài)電池。在經(jīng)典液態(tài)電化學(xué)體系中，其傳質(zhì)過(guò)程只發(fā)生在液相中，擴(kuò)散過(guò)程符合Fick定律;在鋰離子電池中其傳質(zhì)過(guò)程同時(shí)在液相和固相中發(fā)生，固體內(nèi)部載流子的濃度梯度未必能均勻、線性分布，因此在應(yīng)用Fick定律是需要注意特殊的邊界條件。
展開(kāi) 梳理：催化材料電化學(xué)表征方法
二、脈沖伏安法
脈沖伏安法是一種基于極譜電極行為的電化學(xué)測(cè)量手段，被應(yīng)用于研究各種介質(zhì)中的氧化還原過(guò)程，催化劑材料表面物質(zhì)吸附研究以及化學(xué)修飾電極表面電子轉(zhuǎn)移機(jī)制等，對(duì)于痕量檢測(cè)尤為有效。根據(jù)電壓掃描方式的不同，脈沖伏安法包括階梯伏安法、常規(guī)脈沖伏安法、差分脈沖伏安法和方波伏安法等。其中，階梯伏安法與電勢(shì)掃描方法類似，大部分體系對(duì)較高分辨 (ΔE<5 mV) 階梯伏安的響應(yīng)，與同樣掃描速度的線性掃描實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常相似。
三、電化學(xué)阻抗譜
電化學(xué)阻抗譜的是給電化學(xué)系統(tǒng)施加一個(gè)擾動(dòng)電信號(hào)，與線性掃描法不同，此時(shí)的電化學(xué)系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡態(tài)，然后來(lái)觀測(cè)系統(tǒng)的響應(yīng)，利用響應(yīng)電信號(hào)分析系統(tǒng)的電化學(xué)性質(zhì)。電化學(xué)阻抗譜常常用來(lái)分析，PEM燃料電池中的ORR反應(yīng)，表征催化劑材料表面的擴(kuò)散損耗，估計(jì)歐姆電阻，以及電荷轉(zhuǎn)移阻抗和雙層電容等特性，評(píng)估并優(yōu)化膜電極組件。
阻抗譜通常是繪制成博德圖和奈奎斯特圖的形式。在博德圖中，阻抗的幅值和相位繪制成頻率函數(shù)；在奈奎斯特圖中，阻抗的虛部是相對(duì)于實(shí)部在每個(gè)頻率點(diǎn)上繪制。高頻電弧反映了催化劑層的雙層電容、有效電荷轉(zhuǎn)移阻抗以及歐姆電阻的組合，低頻電弧是反映質(zhì)量傳輸產(chǎn)生的阻抗。對(duì)于給定的體系，兩個(gè)區(qū)域有時(shí)不太好定義。
圖3.1電化學(xué)體系的阻抗譜
圖3.1 給出了動(dòng)力學(xué)控制和傳質(zhì)控制的極限特點(diǎn)。然而，對(duì)于任意給定的體系，兩個(gè)區(qū)域很可能不是很好定義的。
展開(kāi) 多軸電化學(xué)加工機(jī)床內(nèi)流場(chǎng)仿真 ￥500
<p>本案例基于COMSOL軟件建立了一多軸電化學(xué)加工機(jī)床，通道內(nèi)軸為旋轉(zhuǎn)軸，左側(cè)兩根軸是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，右側(cè)兩根軸為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，仿真得到內(nèi)部流場(chǎng)變化分布結(jié)果，如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/bbb81d2a446947989aa31384ed58e0be.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p>感興趣的朋友，歡迎交流合作</p><p><br></p>
展開(kāi) 
電化學(xué)氧氣傳感器在煤礦行業(yè)的應(yīng)用
礦井開(kāi)采是一項(xiàng)涉及多方面的綜合性工程，它不僅包括公共交通、礦山、通風(fēng)等，還包括企業(yè)管理、爆破、機(jī)械、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等諸多內(nèi)容。與其他行業(yè)相比，其自身存在許多不安全因素，無(wú)論是工作本身還是工作場(chǎng)所都存在危險(xiǎn)。
礦井是一個(gè)封閉、無(wú)風(fēng)、密閉的空間環(huán)境，這對(duì)礦工的健康和安全提出了很高的要求。井下氧氣濃度是一項(xiàng)重要指標(biāo)，對(duì)礦工和井下作業(yè)至關(guān)重要。氧氣是人類賴以生存的氣體，礦山井下的工人必須有足夠的氧氣進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)。《金屬礦山安全規(guī)程》規(guī)定，井下作業(yè)環(huán)境含氧量不應(yīng)低于20%，井下作業(yè)人員需新風(fēng)量為4m3/分鐘，當(dāng)井下工作面含氧量低于20%時(shí)，禁止工人作業(yè)。
對(duì)于煤礦行業(yè)企業(yè)，他們?yōu)榱吮Ｗo(hù)生產(chǎn)人員的生命健康，都是在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，在采礦區(qū)、主巷道或通風(fēng)巷道中安裝氧氣報(bào)警器，以監(jiān)測(cè)O2（氧氣）氣體的濃度。氧氣報(bào)警器如下圖所示。
氧氣報(bào)警器中的傳感器都使用氧氣傳感器，而Alphasense公司研發(fā)的氧氣傳感器由于具有線性度好，靈敏度高等特點(diǎn)，在市場(chǎng)廣受歡迎。由深圳市新世聯(lián)科技有限公司代理的 Alphasense 公司氧氣傳感器(O2-A2)是市場(chǎng)上熱銷的氣體傳感器之一，氧氣傳感器(02-A2)主要用于測(cè)量環(huán)境中氧氣氣體濃度，根據(jù)測(cè)量范圍的不同和工作壽命的長(zhǎng)短，氧氣傳感器有多個(gè)型號(hào)，比如:長(zhǎng)壽命氧氣傳感器(O2-A3)、氧氣傳感器(02-A2)、氧氣傳感器02-A1(1年壽命)、氧氣傳感器02.G2(小尺寸)、氧氣傳感器O2-C2、氧氣傳感器O2-C3 等。
氧氣傳感器(02-A2)主要特性:
(1)氧氣傳感器測(cè)量范圍:0-30%VOL
(2)工作壽命:>24 個(gè)月（達(dá)到初始信號(hào)的85%時(shí)的月數(shù)）
(3)尺寸(mm):Ф20.3x16.8mm
(4)輸出:80-120μA （@ 22°C,
展開(kāi) 仿真助力優(yōu)化銅電化學(xué)沉積工藝
這些導(dǎo)線可以利用電沉積工藝進(jìn)行印制，因?yàn)檫@項(xiàng)工藝能夠通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)改變器件表面。為了提高面向電路板制造的電沉積技術(shù)，工程師可以借助數(shù)值建模。
利用電沉積制造印刷電路板
簡(jiǎn)而言之，電沉積是一種使用其他材料給基底上涂層的電化學(xué)過(guò)程。這種工藝兼具裝飾功能和實(shí)用功能，可用于各種不同領(lǐng)域，如電子、采礦和納米技術(shù)。電鍍屬于電沉積的一種，主要用途是電路板制造。
PCB 通常由一層或多層銅制成，這些銅沉積在非導(dǎo)電基底之上或之間。銅層被分割成導(dǎo)線或在 PCB 中傳輸信號(hào)的走線。在印制這些圖形線路時(shí)，工程師會(huì)將銅電鍍到電路板上的微腔中。
PCB 實(shí)例。圖片來(lái)自 AB Open。在 CC BY 2.0 許可下使用，通過(guò) Flickr Creative Commons 分享。
利用電鍍工藝制造 PCB 需要克服許多難題。舉例來(lái)說(shuō)，如果 PCB 表面的鍍銅速率發(fā)生變化，可能會(huì)導(dǎo)致性能問(wèn)題甚至是設(shè)備故障。為了找到并消除電鍍過(guò)程中的問(wèn)題，工程師可以使用 COMSOL Multiphysics? 軟件和附加的“電鍍模塊”。
分析電路板溝槽中銅的電化學(xué)沉積過(guò)程
本文的示例模擬了帶細(xì)小溝槽或微腔的電路板上的銅電化學(xué)沉積過(guò)程。在恒電位控制下的實(shí)驗(yàn)室電池充當(dāng)了電鍍電池，陽(yáng)極與陰極相互靠近。沉積發(fā)生后，陰極和陽(yáng)極的邊界開(kāi)始移動(dòng)，因此仿真本質(zhì)上依賴于時(shí)間。另外，陰極表面的鍍銅沉積速率是不均勻的。
此模型是電沉積的基準(zhǔn)模型，它充分說(shuō)明了 COMSOL? 軟件在求解涉及變形幾何的電化學(xué)問(wèn)題方面的強(qiáng)大能力。此例使用變形幾何分析了電鍍過(guò)程及空腔對(duì)電鍍結(jié)果的影響。通過(guò)使用變形幾何，工程師能夠研究在電鍍過(guò)程中陰極邊界的生長(zhǎng)過(guò)程。
銅沉積的幾何模型。垂直的壁表示主電極的圖案，壁為絕緣體。
展開(kāi) 電化學(xué)儲(chǔ)能電站火災(zāi)的防控中CO傳感器的應(yīng)用
電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)具有廣闊前景，但在熱失控時(shí)，可能引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸，并產(chǎn)生有毒氣體，造成經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。工采網(wǎng)小編為大家介紹電化學(xué)儲(chǔ)能電站火災(zāi)事故的特點(diǎn)及危害，并提出防控手段。
近年來(lái)，化石能源的日益枯竭和其所帶來(lái)的溫室效應(yīng)，使得人們逐漸摒棄傳統(tǒng)能源。越來(lái)越多的新能源，例如太陽(yáng)能、氫能、風(fēng)能等，開(kāi)始接入電力系統(tǒng)。其中，鋰離子電池由于其具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作電壓高、能量密度高、自放電小等優(yōu)點(diǎn)，成為電化學(xué)儲(chǔ)能的主力。根據(jù)《國(guó)家發(fā)展改革委 國(guó)家能源局關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》（發(fā)改能源規(guī)〔2021〕1051號(hào)），到2025年，新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將達(dá)3000萬(wàn)千瓦以上，因此，電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)前景廣闊。
然而，鋰離子電池在過(guò)熱、過(guò)充放電和短路等濫用情況下，會(huì)發(fā)生熱失控。熱失控時(shí)，電池內(nèi)部發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量和有毒可燃?xì)怏w，并有可能引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸。同時(shí)，有毒氣體也會(huì)對(duì)人們的生命安全造成威脅，進(jìn)而造成大量的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此，為了防止電化學(xué)儲(chǔ)能電站火災(zāi)事故的發(fā)生，需要有效的防控手段。
電化學(xué)儲(chǔ)能電站火災(zāi)特點(diǎn)及危害
1.電池升溫快 溫度高
電池在濫用條件下，電池溫度逐漸升高，電池內(nèi)部材料，如正負(fù)極材料、電解液相繼發(fā)生反應(yīng)。這些放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱量在電池內(nèi)部慢慢積聚，使得電池溫度進(jìn)一步升高，同時(shí)也促進(jìn)了后續(xù)放熱反應(yīng)的發(fā)生。
當(dāng)電池溫度達(dá)到熱失控臨界溫度時(shí)，電池發(fā)生熱失控，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量，電池溫度驟升。從圖1可以看出， 電池表面溫度在熱失控時(shí)迅速?gòu)?30℃上升至522℃。由于放熱反應(yīng)發(fā)生在電池內(nèi)部，因此電池內(nèi)部溫度更高，可以達(dá)到800～900℃，甚至1000℃。
2.伴隨猛烈射流火 燃燒劇烈
儲(chǔ)能電站常用的電池類型主要為方形硬殼電池，此類電池往往配置有安全閥，來(lái)避免因壓力過(guò)大發(fā)生爆炸。
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電化學(xué)建模
鋰電池
鋰離子電池平均值模型
準(zhǔn)二維模型的通用性較好，更復(fù)雜的電化學(xué)模型都是在其基礎(chǔ)上延伸和發(fā)展的，針對(duì)該模型做了如下的假設(shè)：
① 電池內(nèi)部只有鋰離子參與了化學(xué)反應(yīng)，暫不考慮副反應(yīng)的發(fā)生；
② 鋰離子在固、液相中僅發(fā)生擴(kuò)散和遷移，其液相的體積分?jǐn)?shù)保持不變；
③ 電極的活性物質(zhì)視為半徑相等的固體球形顆粒；
④ 固、液相交界面處的電化學(xué)反應(yīng)規(guī)律符合Bulter-Volmer方程。
為了對(duì)電池的SOC進(jìn)行估計(jì)，論文將從準(zhǔn)二維模型推導(dǎo)出平均值模型。此外，電池以三維的形態(tài)存在，假定固相和液相的電勢(shì)與濃度是均勻分布的，僅需要考慮其在x方向的變化。
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