Nøkkelfaktorer som påvirker den interne strømmen av strømningsbatterier -

3. KOMPRESJONSFATIO for elektrode

Kompresjonsforholdet mellom porøse elektroder er en effektiv monteringsfaktor for å forbedreflytbatteriytelse. På den ene siden reduserer reduksjonen i elektrodetykkelsen den generelle motstanden til batteriet. På den annen side reduserer den komprimerte porøse elektroden også konsentrasjonstapet i tykkelsesretningen, og forbedrer ytelsen til ytelsen ytterligereflytbatteri.

Wang foreslo en nøyaktig modell for å studere effekten av ikke-ensartet komprimerte porøse elektroder på ytelsen til alle-vanadium redoks strømningsbatterierved forskjellige kompresjonsforhold. Den porøse elektroden komprimeres vanligvis til en viss grad for å redusere kontaktmotstanden mellombipolar plateOg karbonet føltes. Flytfeltet gravert imidlertid ibipolar plateForårsaker ujevn trykkbelastningsfordeling i den porøse elektroden under under-ribbearealet, kanalområdet og inntrengningsområdet inne i kanalen, og den ujevne deformasjonen får elektroden til å trenge inn i kanalen, og dermed påvirker de fysiske egenskapene til elektroden, porøsitet, permeabilitet, tykkelse og dybde på invasjonen. Som vist i figur 2 ble en eksperimentell enhet designet for å oppdage de morfologiske egenskapene til komprimerte filt under forskjellige kompresjonsforhold, for eksempel inntrengningshastighet og lokal porøsitet. Studien fant at tilstedeværelsen av det invaderende området fører til forverring av masseoverføringsprosessen til elektrolytten i elektroden, noe som resulterte i en høy overpotensial.

Figur 2 Sammenligning av eksperimentelle og simuleringsresultater

Yue koblet polariseringsmodellen med en tidligere utviklet tredimensjonal modell for å oppnå en mekanistisk forståelse av forholdet mellom elektrode-kompresjonsforhold og batteripolarisering. Effektene av forskjellige kompresjonsforhold på strømningshastighet, trykkfall, lokal strømtetthet, overpotensial og hastighetsfordeling ble studert, og alt-Vanadium Flow BatteryYtelsen forutsagt av den numeriske modellen ble matchet med eksperimentelle data. Det ble funnet at trykk- og strømningshastigheten i strømningskanalen økte med økningen av kompresjonsforholdet på grunn av reduksjonen i tverrsnittsområdet til strømningskanalen.

Videre begrenser økt kompresjonsforhold elektrolytt penetrering på grunn av redusert permeabilitet, porøsitet og elektrodevolum. Den porøse elektroden med et optimalisert kompresjonsforhold på 28% viste maksimal elektrolyttpermeabilitet. Når man tar hensyn til inntrengingsområdet, kan riktig elektrodekomprimering forbedre transporten av reaktanter og reaksjonsområdet betydelig. All-Vanadium Flow BatteryMed et optimalt filtkompresjonsforhold på 55,7% viser optimal elektrolyttenhet, lav strømtetthet og overpotensial.

Figur 3 Diagram over elektrodekomprimeringsanordningen

Latha rapporterte en studie om hydrodynamikk av serpentinstrømningsfelt i alle-Vanadium Flow -batterier. To forskjellige størrelser av serpentinstrømningsfelt, 25 mm × 25 mm og 80 mm × 51 mm, ble valgt, og deres effekter på parametere som trykkfall og elektrolyttpermeabilitet ble studert. Komprimert karbonfilt reduserer tverrsnittsområdet til kanalen, noe som øker strømningshastigheten, og reduserer den hydrauliske diameteren, noe som øker trykkfallet.

Derfor estimerte forfatterne permeabiliteten ved forskjellige kompresjonsforhold, som varierte fra 5–8 × 10−11 m². Videre ble trykkfallet for begge kanalgeometrier målt over et bredt spekter av Reynolds -tall. Det ble funnet at i dette tilfellet var det målte trykkfallet i god overensstemmelse med det forutsagte trykkfallet, mens den andre saken viste en stor forskjell.