A Non-Electroneutral Model for Complex Reaction-Diffusion Systems Incorporating Species Interactions
A Non-Electroneutral Model for Complex Reaction-Diffusion Systems Incorporating Species Interactions
复制标题
包含物种相互作用的复杂反应扩散系统的非电中性模型
DOI：
10.1149/2.0281711jes
复制
发表时间：
2017
影响因子：
3.9
通讯作者：
Minton G
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Minton G
在这项研究中，我们开发了一个通用的框架来描述反应扩散过程中的多组分电解质中，可能会发生多种不同类型的反应。我们这样做的动机是需要了解在复杂的电化学系统中物种和过程之间的相互作用。我们使用的框架来开发一个修改后的泊松-能斯特-普朗克模型，该模型考虑了排除体积相互作用（EVI），并结合了电化学和化学反应。使用这个模型，我们调查如何EVI影响的反应，以及如何在一个系统的平衡状态和负载下的一个简单的电化学设备的上下文中的反应相互影响。即使在相对简单的系统中，复杂的行为也会很快出现，并讨论了与理想溶液理论预测的偏差，以及它们如何影响更复杂系统的行为。
In this study we develop a general framework for describing reaction-diffusion processes in a multi-component electrolyte in which multiple reactions of different types may occur. Our motivation for this is the need to understand how the interactions between species and processes occurring in a complex electrochemical system. We use the framework to develop a modified Poisson-Nernst-Planck model which accounts for the excluded volume interaction (EVI) and incorporates both electrochemical and chemical reactions. Using this model, we investigate how the EVI influences the reactions and how the reactions influence each other in the contexts of the equilibrium state of a system and of a simple electrochemical device under load. Complex behavior quickly emerges even in relatively simple systems, and deviations from the predictions of ideal solution theory, together with how they may influence the behavior of more complex system, are discussed.