In this work, a comprehensive computational method for the coupled numerical simulation of electrochemical systems is presented. The macroscopic model includes electrochemical reactions at electrodes and all ion-transport phenomena in dilute electrolyte solutions, that is, convection, diffusion and migration. By means of a residual-based variational multiscale approach, a novel stabilized finite element method is derived. Various three-dimensional numerical examples demonstrate the capabilities.
Übersetzte Kurzfassung:
In dieser Arbeit wird ein umfassendes Berechnungsverfahren für die gekoppelte numerische Simulation von elektrochemischen Systemen vorgestellt. Das Modell umfasst Reaktionen an Elektroden sowie alle Ionentransport-Vorgänge in Elektrolytlösungen, d.h. Konvektion, Diffusion und Migration. Mittels eines residuenbasierten variationellen Mehrskalenansatzes wird eine neuartige stabilisierte Finite-Element-Methode abgeleitet. Vielfältige dreidimensionale Beispiele zeigen die Möglichkeiten der Methode.