فرایند احیای مستقیم الکتروشیمیایی در تولید فلزاتی مانند تیتانیوم، نیوبیوم، سیلیسیوم و مولیبدن از اکسیدها و ترکیبات دیگر در مقیاس آزمایشگاهی و نیمه صنعتی موفقیت آمیز بوده است. مصرف کم انرژی و آلودگی پایین از مزایای این روش می باشند و مشکل عمده آن پایین بودن سرعت است و افزایش سرعت فرایند نیازمند درک مکانیسم فرایند و عوامل موثر در سرعت و رفع موانع سینتیکی می باشد. از آنجایی که در کارهای تجربی به دلیل غیر قابل کنترل بودن تمامی عوامل موثر، امکان درک تاثیر یک عامل منفرد به سادگی امکان پذیر نیست؛ به نظر می رسد شبیه سازی پدیده های فیزیکی هر فرایند در شرایط کاملا کنترل شده بتواند به فهم دقیق تر تأثیر عوامل کمک کند. لذا بررسی سینتیک فرایند احیای مستقیم الکتروشیمیایی با هدف درک تاثیر عوامل ولتاژ اعمالی، مقدار و نحوه توزیع تخلخل در کاتد اکسیدی، مقدار ذرات فلزی در کاتد اکسیدی و تشکیل فاز اکسید میانی و ارایه راهکارهای عملی سودمند است. بنابراین در این پژوهش پدیده های نفوذ یونهای اکسیژن و انتقال بار الکتریکی به عنوان پدیده های موثر در فرایند با استفاده از نرم افزار phasepot و بر اساس رهیافت میدان فازی مدل سازی گردید. نتایج نشان داد که با افزایش ولتاژ اعمالی، سرعت احیا خصوصا در مراحل اولیه افزایش می یابد و با انجام احیا در دو ولتاژ متفاوت (ابتدا ولتاژ بالا و سپس ولتاژ پایین) می توان با حفظ سرعت احیا، مصرف انرژی را کاهش داد. نتایج محاسبات بیان می کند که در راستای بهبود سینتیک فرایند، وجود یک مقدار بهینه تخلخل در کاتد اکسیدی الزامی است که این مقدار به خواص ترموفیزیکی سیستم مورد مطالعه بستگی دارد و در سیستم مطالعه شده، این مقدار بهینه حدود 10 درصد است. حضور ذرات فلزی اولیه در کاتد اکسیدی، صرفا منجر به سرعت نسبتا بالای احیا در مرحله اولیه می شوند اما نقش قابل ملاحظه ای در زمان کلی احیا ندارند. این نتایج با کارهای تجربی تطابق نسبی دارند و در اکثر موارد تایید می شوند. در این کار برای تعیین مکان تصادفی تخلخلها و ذرات فلزی نیز از مدل میدان فازی استفاده گردید که کاربرد جدیدی برای این روش و یکی از نوآوریهای این پژوهش محسوب می شود.