Multi-scale Modelling of Electrochemically Promoted Systems
Multi-scale Modelling of Electrochemically Promoted Systems
复制标题
电化学促进系统的多尺度建模
DOI：
10.1016/j.electacta.2014.10.100
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发表时间：
2014
影响因子：
6.6
通讯作者：
Fragkopoulos I
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fragkopoulos I
这项工作的目标是制定一个多尺度的电化学促进系统的框架。我们已经构建了一个三维的，等温的，固体氧化物单颗粒，多尺度的框架，它描述了化学和电化学现象发生在一个固体氧化物单颗粒在闭路条件下，而电化学促进氧化CO在Pt/YSZ被用作一个说明性的系统。建议的框架结合了一个3-D宏观模型，采用有限元法（FEM）的模拟的电荷传输和电化学现象发生在颗粒，和一个内部开发的有效实施的2-D晶格动力学蒙特卡罗方法（KMC）的模拟的反应扩散微观过程发生在催化表面上。多尺度框架和宏观模型[1]之间的比较进行了几组操作条件。介绍并讨论了两个模型稳态输出之间的差异。随后的参数研究，使用多尺度框架进行调查的气体物种的分压和温度对CO2生产率的影响。
The objective of this work is the formulation of a multi-scale framework for electrochemically promoted systems. We have constructed a 3-Dimensional, isothermal, solid oxide single pellet, multi-scale framework, which describes the chemical and electrochemical phenomena taking place in a solid oxide single pellet under closed-circuit conditions, while the electrochemically promoted oxidation of CO over Pt/YSZ is used as an illustrative system. The proposed framework combines a 3-D macroscopic model which employs the finite element method (FEM) for the simulation of the charge transport and the electrochemical phenomena taking place in the pellet, and an in-house developed efficient implementation of a 2-D lattice kinetic Monte Carlo method (kMC) for the simulation of the reaction-diffusion micro-processes taking place on the catalytic surface. Comparison between the multi-scale framework and a macroscopic model [1] is carried out for several sets of operating conditions. Differences between the steady-state outputs of the two models are presented and discussed. A subsequent parametric study using the multi-scale framework is performed to investigate the effect of the gaseous species partial pressures and of the temperature on the CO2production rate.
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