МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТА С ДОБАВЛЕНИЕМ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК

Аннотация

В статье разработана и представлена трёхмерная математическая модель, предназначенная для анализа распределения электрического потенциала в объеме электролита с учетом влияния поляризационных характеристик электродов. Особое внимание уделено катоду, модифицированному углеродными нанотрубками (УНТ), обладающими высокими электропроводными и каталитическими свойствами, что значительно изменяет характер протекания электрохимических процессов на границе раздела фаз. Основой модели является уравнение Лапласа, описывающее стационарное распределение электрического потенциала в проводящей среде. Граничные условия формируются с учетом нелинейной зависимости перенапряжения от плотности тока, а также микроструктурных и геометрических особенностей модифицированной поверхности электрода. Для численного решения задачи используется метод конечных элементов, позволяющий точно моделировать сложные геометрии и неоднородности в электролите. Проведенное моделирование демонстрирует влияние наноструктурирования поверхности на перераспределение плотности тока, снижение локальных перенапряжений и повышение однородности электрохимических процессов. Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации конструкции электродов, повышения эффективности электроосаждения, сенсорных систем, аккумуляторов и других устройств электрохимической энергетики. Предложенная модель также может быть адаптирована для анализа систем с другими типами наноструктурированных модификаций.