مطالعه اثر ميدان مغناطيسي بر عملكرد سلول هاي رسوبگيري الكتروشيميايي مس به كمك ديناميك سيالات محاسباتي

در روش‌هاي رسوبگيري الكتروشيميايي مس، با اعمال جريان الكتريكي بين دو الكترود غوطه ور در الكتروليت شامل CuSO4H2SO4H2O، مس روي سطح الكترود كاتد رسوب مي‌كند. حضور ميدان مغناطيسي تاثير قابل توجهي بر عملكرد سل‌هاي رسوبگيري الكتروشيميايي دارد. مهمترين نقش‌هاي ميدان مغناطيسي در اين فرآيند‌ها نيروي لورنتز، جا‌به‌جايي هيدروديناميك مغناطيسي (MHD convection) و اثر متقابل آن با جا‌به‌جايي طبيعي ناشي از گراديان غلظت هستند. در اين مطالعه به كمك ديناميك سيالات محاسباتي (CFD)، شبيه‌سازي دو بعدي و ناپايدار سل‌هاي الكتروليز (تك فازي) و الكترووينينگ (دو فازي (مايعگاز)) مس در حضور ميدان مغناطيسي انجام شد. معادلات انتقال جرم ذرات نرنست پلانك، مومنتوم و پتانسيل الكتريكي به كمك روش حجم محدود حل شده‌اند. در شبيه‌سازي دو فازي سل الكترووينينگ مس روش اولرينلاگرانژين براي الكتروليت و گاز اكسيژن به كار برده شد. نتايج شبيه‌سازي فرآيند الكتروليز تطابق خوبي با داده‌هاي آزمايشگاهي ارائه شده توسط مولنهاف و همكارانش داشت. پس از اعتبار‌سنجي مدل، تغييرات غلظت مس و سرعت الكتروليت دو فرآيند مطالعه و با هم مقايسه شد. نتايج شبيه‌سازي نشان داد كه اثر متقابل بين جابه‌جايي MHD و جا‌به‌جايي طبيعي و همچنين انباشته شدن لايه‌هاي غلظتي باعث كاهش سرعت الكتروليت مي‌شود. در نتيجه كاهش سرعت در فرآيند الكترووينينگ ديرتر از فرآيند الكتروليز اتفاق مي‌افتد، اما كاهش سرعت الكتروليت در مرحله‌ي دوم فرآيند الكترووينينگ مس حدود % 93 و خيلي بيشتر از كاهش % 33 در فرآيند الكتروليز مس است.