Расчет эффективного коэффициента диффузии в коллоидном кристалле методом конечных элементовстатьяИсследовательская статья
Статья опубликована в журнале из списка RSCI Web of Science
Информация о цитировании статьи получена из
Web of Science,
Scopus
Статья опубликована в журнале из перечня ВАК
Статья опубликована в журнале из списка Web of Science и/или Scopus
Дата последнего поиска статьи во внешних источниках: 6 декабря 2018 г.
Аннотация:Работа посвящена расчету эффективного коэффициента диффузии ионов из объема раствора к
электроду через маску и расчету распределения плотности предельного тока по поверхности элек"
трода. Маской является коллоидный кристалл, образованный упорядоченно расположенными мо"
нодисперсными сферическими частицами. Показано, что для моделирования диффузии электро"
активных ионов в порах между сферическими частицами можно использовать единичные ячейки с
поперечным сечением в виде ромба, прямоугольника или треугольника. В последнем случае боковая
поверхность ячейки не имеет периодических границ, что существенно упрощает процедуру числен"
ного решения уравнения Лапласа методом конечных элементов. Проведены расчеты эффективного
коэффициента диффузии в объеме коллоидного кристалла при различной его пористости. Результаты
этих расчетов хорошо согласуются с литературными данными. Установлено, что при плотной упаков"
ке сферических частиц значение относительного эффективного коэффициента диффузии в объеме
коллоидного кристалла равно 0.16. Определены толщины переходных зон, прилегающих к поверхно"
сти электрода и внешней границе коллоидного кристалла, и определены значения эффективного ко"
эффициента диффузии для этих зон. Получена зависимость эффективного коэффициента диффузии
от числа слоев сферических частиц в коллоидном кристалле. Проведен анализ распределения пре"
дельной плотности тока по поверхности электрода при различном числе слоев частиц.