“燃料电池和电解槽模块”是 COMSOL Multiphysics® 软件的一个附加产品，可以帮助您深入理解燃料电池和电解槽系统的工作原理，来设计和优化电化学电池。模块适用于研究各种类型的燃料电池和电解槽，包括质子交换膜燃料电池（PEMFC）、氢氧化物交换（碱性）燃料电池（AFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC），以及相应的水电解槽系统等。

与 COMSOL 产品库中的每一款产品一样，此模块中也内置了多物理场功能，包括多相流体流动、传热、热力学属性等。

氢燃料电池

“燃料电池和电解槽模块”针对最常见的氢燃料电池提供了众多功能，用于分析电极、电解质以及集流体和馈线。支持对各种燃料电池类型进行建模，典型示例包括 PEMFC、AFC、PAFC、SOFC、MCFC 和高温质子交换膜燃料电池等。

用户可以使用建模和仿真来预测燃料电池中的电流和电位分布、化学物质分布和温度分布。通过这种方式，您可以根据给定条件，对电池进行设计，以达到最佳的利用率和工作状态。设计中的一个重要的考虑因素是去除水分，并避免电池的利用率不均，因为这可能导致性能下降和寿命缩短。此外，用户还可以研究气体扩散电极和活性层的微观形貌，例如催化剂载量、粒度分布和双孔分布等。

水电解槽

通常，我们可以使用电解槽通过电解水来产生氢气。当电网有需求和容量时，这些氢可以被储存起来，并通过燃料电池转换回电能。

水电解槽的设计与氢燃料电池类似，不同之处在于，与燃料电池相比，其电流方向相反，阴极为负极，阳极为正极。“燃料电池和电解槽模块”中的模型描述了气体扩散电极、活性层、电解质隔膜和带有通道的双极板。

工业电解槽

燃料电池和电解槽模块的功能不仅限于水电解槽，还可以为任何电化学电池或电解槽进行建模，包括描述气体逸出和层流多相流的功能。对于氯酸盐电解和氯碱膜工艺等系统，此模块可以与 CFD 模块相结合，用于处理湍流。