Estudio numérico del transporte iónico en medios altamente viscosos

GUTMAN GRINBANK S.; DÍAZ COSTANZO G.; GONZÁLEZ G.; SOBA A.; MARSHALL G.

Córdoba , Argentina

Congreso; ENIEF2007 - Congreso sobre Métodos Numéricos y sus Aplicaciones; 2007

Asociación Argentina de Mecánica Computacional

Resumen. Se presenta un estudio numérico del efecto de la variación de la viscosidad en el transporte icónico en electrodeposición en celdas electroquímicas delgadas (ECD) bajo un régimen galvanostático. El estudio se basa en un modelo matemático que describe el movimiento difusivo, migratorio y Conectivo de dos especies icónicas bajo un campo eléctrico. El mismo consiste en las ecuaciones de Nernst-Planck para el transporte icónico, la ecuaci´on de Poisson para el campo eléctrico y las ecuaciones de Navier-Stokes para el fluido. El modelo computacional 3D se aproxima por dos modelos bidimensionales denominados modelo horizontal para el estudio de la electroconvecci´on, y modelo lateral para El estudio de la gravitoconvecci´on, que básicamente recrean condiciones de mediciones experimentales. El modelo computacional utiliza diferencias finitas y métodos de relajación Standard. La simulación del Transporte icónico en ECD bajo un régimen galvanostático introduce severas restricciones numéricas debidas al carácter altamente no lineal del problema y de las condiciones de borde impuestas. No obstante ello, los resultados numéricos predicen concentraciones, potencial electrost´atico y patrones de velocidades Para un amplio rango de viscosidades y corriente eléctrica en acuerdo cualitativo con resultados Experimentales. En particular, para el rango de viscosidades analizado, el modelo lateral predice que el frente anódico escala como t0,8 y luego disminuye a t0,5 evidencia de una transición convectiva-difusiva. El modelo horizontal predice para aumentos de la viscosidad, un aumento de la resistividad y por ende un aumento del potencial electrostático y una reducción del vórtice electroconvectivo. Estas predicciones se convalidan con mediciones experimentales.