ДВУМЕРНАЯ МОДЕЛЬ СТАЦИОНАРНОГО ПЕРЕНОСА БИНАРНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА В ГАЛЬВАНОСТАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ


УДК 519.87+004.421
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.009

А.М Узденова, М.Х. Уртенов, Н.А. Чубырь, А.В. Коваленко


В электромембранных системах перенос бинарного электролита в стационарном случае возможно реализовать или в потенциостатическом (ПСР) (задается падение потенциала, ), или в гальваностатическом (ГСР) режимах (задается средняя плотность тока, ). Эти режимы альтернативны друг другу. При теоретическом и экспериментальном исследованиях удобно работать в ГСР. Однако, система уравнений Нернста-Планка-Пуассона (НПП), удобна для моделирования переноса в ПСР, но неудобно для моделирования в ГСР, из-за отсутствия уравнения для плотности тока. Используя метод математических преобразований из исходной системы уравнений НПП модели переноса в ПСР получена система уравнений, моделирующих перенос в ГСР. Численный анализ приведен с использованием методов конечных элементов. В работе: из НПП путем преобразований получено новое уравнение для плотности тока; выведены требуемые для определения плотности тока краевые условия; разработан алгоритм расчета вольтамперной характеристики. Заключение. В статье предложена модель переноса в ГСР, проведен численный анализ краевой задачи и показано, что имеется полное соответствие между вольтамперными характеристиками (ВАХ), посчитанными в ПСР и ГСР, при допредельных плотностях и небольшое отличие при запредельных плотностях тока. Это подтверждает адекватность, предложенной в работе математической модели переноса в гальваностатическом режиме и алгоритма расчета ВАХ. Предложенная модель переноса ГСР может служить математическим инструментом для обработки результатов экспериментальных исследований переноса в ГСР.

Ключевые слова: численные методы, мембранные системы, ионообменная мембрана, гальваностатический режим, потенциостатический режим, математическая модель.

Полный текст статьи:
UzdenovaSoavtors_4_19_1.pdf