Алгоритм оптимизации параметров для электроэкстракции металла на примере цинка

Для решения обратной кинетической задачи, возникающей при электроосаждении цинкового порошка из щелочных электролитов, предлагается численный алгоритм, сочетающий схему Рунге-Кутты четвертого порядка с методом численной оптимизации, а именно методом прямого поиска Хука–Дживса. Модель описывает две конкурирующие катодные цепи – восстановление цинка и параллельное выделение водорода – с помощью системы, состоящей из задач Коши с наложенными ограничениями. Неизвестные константы скоростей оцениваются путем минимизации квадратичного отклонения между расчетным и экспериментальным выходами цинка, что сокращает объем необходимых лабораторных исследований. Прикладным результатом расчетов также является возможность прогнозирования выхода осаждаемого металлического порошка. Сверка с опубликованными данными при плотностях тока 125–500 А/м2 показывает относительную погрешность менее 5 % после 60 мин электролиза и подтверждает, что эффекты зародышеобразования преобладают только на самых ранних стадиях. Таким образом, этот подход предлагает эффективный инструмент для параметризации и оптимизации процессов электроэкстракции цинка и других металлов. При этом найденные константы скоростей могут быть использованы для расчетов по моделям большей размерности при вычислении пространственных характеристик электротехнической системы.