A Mathematical Model of Electrode Fouling during Collector-Generator Experiments using a Scanning Electrochemical Microscope (SECM)

การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่ออธิบายพฤติกรรมของ Electrode Fouling ระหว่างการทดลอง Collector-Generator โดยใช้ A Scanning Electrochemecal Microscope (SECM)

Name: Thanawan Totrakul

keyword: MATHEMATICAL MODEL

Abstract: The electrode fouling was found out in oxidation reaction such as the direct methanol fuel cell, and the process of glucose oxidation in micro and nano dimension, therefore it need to be studied to describe the effect of electric current. In this thesis, mathematic model was used to describe the transient response of electric current that affe~ted by electrode fouling during collector-generator experiment using a scanning electrochemical microscope (SECM). Its solutions were obtained numerical method (approximate method). The method of orthogonal collocation was used to transform model, which was set a partial differential equation, to a set of ordinary differential equations (ODEs). The models were separated into two parts consisting of the initial test and the studied work models. Firstly, the gap distance between tip and substrate was calculated using some parameter from the experimental data such as electric current in bulk solution (ioo), electric current at steady state (i), gamma value (1), and radius of electrode (R). Later, the initial test and the studied work models were generate from the transport mechanism of mass equation. Each of models used the same method for solving (orthogonal collocation method) but they were considered in different directions. The initial test model was considered in one dimension (z-direction) while the studied was considered in two dimensions (r, z-direction). The trend of simulated results from the initial test model was similar to the experimental results but the precision of this model was quit low. Moreover, the initial test model was estimated the kinetic parameters (kA, and k) using fitting the simulated with experimental results. The kinetic parameter is necessary to find out the fractional coverage, which is factor for prediction electrode fouling. Subsequently, the results from studied work model were shown in two forms consisting of the concentration profile of A, and B and the transient response of electric current. The concentration profiles of both elements were shown in two directions (r, z- direction).They were explained about the change of concentration in each of positions. Next, the transient response of electric current was presented to describe the dynamic behavior of electric current at tip electrode. In addition, this model was fit with the experimental results to obtain the kinetic parameters (kA, and k) to predict the electric current accurately. The prediction electric current of studied work was realistic more than the initial test because of considering in two directions.

Abstract: วิทยานิพนธ์นี้ได้ทำการอธิบายพฤติกรรม transient ของค่ากระแสไฟฟ้า ซึ่งส่งผลต่อการเกิดตระกรัน ที่ขั้ว Electrode โดยใช้เครื่องมือที่เรียกว่า A Scaning Electrochemical Microscope (SECM) โดยใน การหาคำตอบของแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ซึ่งเป็นระบบอนุพันธ์เชิงย่อยนั้นได้ใช้ระบบวิธีทาง ตัวเลขที่เรียกว่า Orthogonal Collocation ในการเปลี่ยนอนุพันธ์เชิงย่อยให้เป็นอนุพันธ์เชิงสามัญ ในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ได้สร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ในสองลักษณะกล่าวคือ ในช่วงแรกของ วิทยานิพนธ์ได้ทำการพิจารณาในหน่งมิติ (พิจารณาเฉพาะแกน z) ซึ่งเรียกแบบจำลองนี้ว่า The Initial Test ต่อมาการเคลื่อนที่ในสองมิติถูกพิจารณา (พิจารณาแกน r, z) ซึ่งเรียกแบบจำลองนี้ว่า The Studied Work. แต่ในทั้งและทั้งนั้นค่าช่องว่างระหว่างขั้ว Tip และขั้ว Substrate ถูกคำนวณเป็น อันดับ แรกโดยใช้ค่าตัวแปรบางส่วนจากการทดลอง เช่น ค่ากระแสไฟฟ้าของสารละลายที่ ความเข้มข้นเริ่มต้น, ค่ากระแสไฟฟ้าที่สภาวะคงที่, และรัศมีของขั้ว Tip อิเลคโทรด เป็นต้น. หลังจากนั้นค่าความเข้มข้นที่ เปลี่ยนแปลงตามแนวแกนจะถูกคำนวณโดยใช้สมการการถ่ายเทมวลสาร สุดท้ายค่ากระแสไฟฟ้าที่ เกิดขึ้นที่ขั้ว tip อิเลคโทรดจะถูกคำนวณ ซึ่งวิธีการคำนวณของทั้งสอง แบบจำลองจะคล้ายคลึงกัน แต่ ต่างกันตรงที่แบบจำลองที่พิจารณาการเคลื่อนที่ในสองมิติ ต้องพิจารณาทิศทางในแนวแกนรัศมีด้วย ผลที่ได้จากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เมื่อพิจารณาในหนึ่งมิติพบว่าแนวโน้มของผลการทดลองมีค่า ใกล้เคียงกับผลจากการคำนวณด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ และแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ เมื่อ พิจารณาในหนึ่งมิติยังสามารถประมาณค่าคงที่ทางจลนพลศาสตร์ ซึ่งมีความสำคัญในการคิดค่า Fractional Coverage ซึ่งจำเป็นในการทำนายการเกิดตะกรันที่ขั่ว Substrate ต่อมาการเคลื่อนที่ในสอง มิติถูกพิจารณา ผลลัพธ์ของมันจะประกอบไปด้วย การเปลี่ยนแปลง เมื่อเวลาเปลี่ยนไป นอกจากนี้การ คำนวณการเคลื่อน ที่ในสองมิติยังได้ทำการหาค่าคงที่ ทางจลนพลศาสตร์ใหม่เพื่อให้แบบจำลอง นี้มี ความแม่นยำ ในการทำนายค่ากระแสไฟฟ้า เมื่อมีตระกรันเกิดขึ้นที่ขั้ว Substrate ซึ่งผลลัพธ์ที่ได้ จาก การพิจารณาในสองมิติ จะมีค่าค่อนข้างเหมือนจริงมากกว่า เพราะพิจารณาการเคลื่อนที่ทั้ง 2 แกน ซึ่ง เหมือน กับการเคลื่อนที่ของจริง

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. สำนักหอสมุด.

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Anan Tongta

Role: Advisor

Created: 2553-01-20

Modified: 2019-06-24

Issued: 2010-01-20

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: CHE1987

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Mechanical Engineering

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

©copyrights King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	CHE1987.pdf	5.06 MB	48	2026-05-26 18:16:01
2	CHE1987ab.pdf	185.64 KB	26	2026-05-26 18:16:01

ใช้เวลา

0.043504 วินาที