Математическое моделирование переноса ионов через границу раздела фаз в ионообменной мембранной системе с учётом пространственного заряда и химической реакции

Исследование основывается на новой модели, которая описывает перенос ионов через границу раздела фаз и позволяет оценить размеры пространственного заряда и особенности переноса ионов на уровне нескольких десятков нанометров. Будет дано обоснование и созданы алгоритмы для математических моделей описания переноса ионов через разделы фаз в моно- и биполярных, а также модифицированных мембранах. С помощью модели можно оценить объёмный заряд в переходной области между разными фазами и на поверхности мембраны, что в свою очередь позволит исследовать размеры и скорости движения электролита как у поверхности мембраны, так и на более удалённых от мембраны областях электродиализного канала. В проекте будет изучаться влияние пространственного заряда около поверхности мембраны на электро- и конвективный перенос ионов в мембранных каналах электродиализаторов и диффузионном слое вблизи поверхности мембраны. Значительное внимание будет уделено вычислительному эксперименту с помощью разработанных ранее точечных моделей процессов коррекции рН разбавленных растворов электролитов электродиализом с биполярными мембранами в коротких каналах. Будут разработаны новые алгоритм для длинных каналов в том числе алгоритмы параллельного программирования, что позволит затем использовать параллелизм вычислений и в более сложных конфигурациях с уравнениями гидродинамики. Наблюдения, полученные в ходе натурных экспериментов будут сравниваться с результатами теоретических вычислительных экспериментов.