吸着

吸着是吸附和吸收机制的泛称。吸附描述分子通过附着绑定到表面的过程。吸收指进入总体积的分子 — 在电化学应用中，这通常是 Simcenter STAR-CCM+ 中建模为固体的电解质。

可以基于反应编写吸着过程。对于交界面处水和蒸气/蒸汽的示例，此吸着过程可以写为：

其中， $r_{surf,0}$ 为吸着率常数， $c_{fluid}$ 为反应物浓度， $a_{sorbed}$ 为吸附组分的活性， $K_{\mathrm{eq}}$ 为平衡常数（允许交界面处浓度不连续，与亨利定律类似）。

其中， $v_i$ 为组分 $i$ 的化学计量系数。

不同的方法可用于参数化 Eqn. (4231)。

Springer

为了进行最常规表示，Simcenter STAR-CCM+ 基于化学活性（而不是浓度）对反应率建模，以解释与理想求解行为的偏差。因此，Eqn. (4231) 变为：

$$r_{surf}=r_{surf,0}\left({{\displaystyle C}}_{\mathrm{eq}}-a_{sorbed}\right)$$

(4233)

其中， $C_{\mathrm{eq}}$ 为与平衡相关的项。

流体组分的平衡浓度项计算如下：

$${{\displaystyle C}}_{\mathrm{eq}}=\xi {\lambda }_{\mathrm{eq}}$$

(4234)

其中， $\xi$ 为反应的平衡浓度常数。

${\lambda }_{\mathrm{eq}}$ 为处于平衡下的无量纲溶质内容，通常按照化学活性 进行计算： $a$

$$a=\{\begin{array}{cc}\left(\frac{c\text{R}T}{P_{\mathrm{sat}}}\right)& \text{for gas}\text{phase}\\ c& \text{\hspace{0.17em}for liquid/intercalated}\text{phase}\end{array}$$

(4235)

其中， $P_{sat}$ 为饱和压力。

Springer 反应公式 [847] 专用于对聚合物电解质膜 (PEM) 燃料电池中的水传输建模。处于平衡下的无量纲溶质内容 ${\lambda }_{\mathrm{eq}}$ 变为处于平衡下的无量纲含水量，并表示为：

$${\lambda }_{\mathrm{eq}}=A{a}^{3\gamma }+B{a}^{2\gamma }+C{a}^{\gamma }+Da\le 1$$

(4236)

其中， $\gamma$ 为比率指数。对于 Simcenter STAR-CCM+ 中的多组分气体连续体，在 $a=1$ （这对应于饱和气体，如水蒸气）时获得处于平衡下的无量纲含水量。 $A$ 、、 和 为指定的系数。 $B$ $C$ $D$ Simcenter STAR-CCM+ 中的默认系数值取自 Springer [847]（30°C 的水）。

Wu Li Berg

与 Springer 公式类似，Wu Li Berg 反应公式 [849] 专用于对 PEM 燃料电池中的水传输建模。处于平衡下的无量纲含水量定义为：

$${\lambda }_{\mathrm{eq}}=0.3+6a^{\gamma }(1-\tanh (a^{\gamma }-0.5))+3.9\sqrt{a^{\gamma }}\left(1+\tanh \left(\frac{a^{\gamma }-0.89}{0.23}\right)\right)$$

(4237)

如果反应物活性 $a$ 超过 1.0，则将活性限制为值 1.0。

亨利

与上述燃料电池相关表达式不同，亨利定律不按参考浓度和无量纲溶质含量设定 — 表面吸着率直接表示为：

$$r_{surf}=r_{surf,0}\left(He{a}_r^{\gamma }-a_p^{\gamma }\right)$$

(4238)

其中， $He$ 为亨利常数， $a_r$ 为反应物组分的活性， $a_p$ 为产物组分的活性，计算如下：

$$a=\{\begin{array}{cc}\left(\frac{c\text{R}T}{P_{ref}}\right)& \text{for gas}\text{phase}\\ c& \text{\hspace{0.17em}for liquid/intercalated}\text{phase}\end{array}$$

(4239)

其中 为参考压力 ([1.0 atm])。 $P_{ref}$

吸附：电化学反应加热

该电化学反应加热模型考虑由吸着过程导致的发热量（要了解可逆和不可逆电化学过程导致的发热量，请参见 Eqn. (4193)）。