news 2026/7/15 3:47:58

COMSOL燃料电池仿真技术与应用

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张小明

前端开发工程师

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COMSOL燃料电池仿真技术与应用

COMSOL Multiphysics具有强大的多物理场全耦合仿真分析功能、高效的计算性能,可以保证数值仿真的高度精确,已被广泛应用于各个学科领域,近年来运用COMSOL来解决电化学实际工程问题也越来越普遍。

电化学仿真技术通过对电池微观行为进行研究,明晰电池内部多现象机理,并将其数值化,通过数值方法实现对物理特征联合计算,建立完整的电池模型。

1、本次课程采用在线直播的形式,提供无限次回放视频,发送案例模型文件,建立永不解散的课程群,在班级群内可以和相同领域内的老师同学互动交流问题,让学习不再是一个人的孤独求索。

2、课程主要讲解燃料电池仿真应用,以燃料电池仿真、多孔电极模型、尘气输运模型、纽扣电池模型、连接体模型、直接碳燃料电池模型(传质-导电-电化学-热多场耦合)以及应力分析为例,带大家掌握COMSOL仿真从简到真的燃料电池建模方法。

3、每个课程均采用“理论+实操”的讲授模式,通过多个模块场景案例的应用讲解,借助 COMSOL在理想或多物理场环境下建模、分析、评估、预测燃料电池、锂离子电池、固态电池锂金属、电解加工、电化学加工等行业中涉及器件的性能的方法,使设计满足当前和未来发展。

COMSOL燃料电池仿真技术与应用

COMSOL仿真基础

1、COMSOL软件基本操作

1.1 创建模型一般步骤

1.2 几何创建方法

1.3 网格划分技巧

1.4 方程及边界设置

2、后处理

2.1 数据集创建

2.2 衍生量的计算

2.3 结果图的绘制

实例操作:肋片散热模型,化整为零式网格划分模型

COMSOL燃料电池仿真技术详解

3、燃料电池仿真

3.1 燃料电池开路电压计算

3.2燃料电池三种极化损失

4、多孔电极有效扩散系数构建

4.1多孔电极构建方法

4.2曲率与孔隙率关系

4.3尘气模型实现方法

4.4简化的多组分气体传输

实例操作:多孔电极模型、尘气输运模型、混合气体平均模型

5、从简到真的建模方法

5.1只考虑气体输运

5.2 添加导电过程

5.3 添加电化学过程

5.4 添加退化过程

5.5与实验VI曲线的对比验证

实例操作:纽扣电池模型、退化模型、模型验证


6、连接体研究分析

6.1燃料电池活化设置方法

6.2传质-导电-电化学多场耦合方法

6.3传热-传质-动量-导电-电化学多场耦合

6.4连接体优化与设计

实例操作:连接体优化模型、新型连接体模型


7、积碳研究

7.1 燃料电池边界设置

7.2 传质-导电-电化学多场耦合方法

7.3 甲烷内重整反应设置

7.4 甲醇内重整反应设置

7.5积碳分析

实例操作:甲烷积碳模型

8、应力分析

8.1力学边界设置

8.2损伤几率求解

9.3残余应力分析

8.4热应力分析

实例操作:微管应力模型

9、CO2电还原

9.1 均相反应设置

9.2传质-导电-电化学多场耦合方法

9.3 模型验证

9.4 性能分析

实例操作:CO2电还原模型

适合汽车工业、电力工业、材料科学、无机化工、有机化工、环境科学与资源利用、工业通用技术、自动化技术、冶金技术、金属学及金属工艺、物理学、安全科学与灾害防治、航空航天科学与工程、计算机软件及应用等领域的科研人员、工程师、及相关行业从业者、跨领域研究人员。

讲师来自国内重点大学,能源与动力学院新能源系博士、副教授,硕士生导师讲授。授课讲师有着丰富的COMSOL使用经验,近些年以第一作者在国内外期刊发表论文数十篇,发表专利数项。

擅长领域:燃料电池、锂离子电池、储能材料、电化学等模拟与设计、阴极保护模拟、电池集流设计等。

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