Belangrijkste factoren die de interne stroom van stroombatterijen beïnvloeden -ⅲ

3. Compressieverhouding van de elektrode

De compressieverhouding van poreuze elektroden is een effectieve assemblagefactor om te verbeterenstroombatterijprestatie. Enerzijds vermindert de vermindering van de elektrodedikte de totale weerstand van de batterij. Aan de andere kant vermindert de gecomprimeerde poreuze elektrode ook het concentratieverlies in de dikterichting, waardoor de prestaties van destroombatterij.

Wang stelde een nauwkeurig model voor om het effect van niet-uniform gecomprimeerde poreuze elektroden te bestuderen op de prestaties van allevanadium redox flowbatterijenbij verschillende compressieverhoudingen. De poreuze elektrode wordt meestal tot op zekere hoogte gecomprimeerd om de contactweerstand tussen debipolaire plaaten de koolstof voelde. Het stroomveld gegraveerd in debipolaire plaatVeroorzaakt ongelijke drukbelastingverdeling in de poreuze elektrode onder het sub-ribgebied, het kanaalgebied en het inbraakgebied in het kanaal, en de ongelijke vervorming zorgt ervoor dat de elektrode in het kanaal binnendringen, waardoor de fysische eigenschappen van de elektrode aanzienlijk worden beïnvloed, de elektrode omvat porositeit, permeabiliteit, dikte en diepte van de invoer. Zoals getoond in figuur 2, werd een experimenteel apparaat ontworpen om de morfologische kenmerken van het gecomprimeerde vilt onder verschillende compressieverhoudingen te detecteren, zoals inbraaksnelheid en lokale porositeit. De studie wees uit dat de aanwezigheid van het binnenvallende gebied leidt tot de verslechtering van het massaoverdrachtsproces van de elektrolyt in de elektrode, wat resulteert in een hoge overpotentiaal.

Figuur 2 Vergelijking van experimentele en simulatieresultaten

Yue koppelde het polarisatiemodel met een eerder ontwikkeld driedimensionaal model om een ​​mechanistisch begrip te verkrijgen van de relatie tussen elektrodecompressieverhouding en batterijpolarisatie. De effecten van verschillende compressieverhoudingen op stroomsnelheid, drukval, lokale stroomdichtheid, overpotentiële en snelheidsverdeling werden bestudeerd en de all-vanadiumstroombatterijPrestaties voorspeld door het numerieke model werden gekoppeld aan experimentele gegevens. Er werd gevonden dat de druk en de stroomsnelheid in het stroomkanaal toenam met de toename van de compressieverhouding als gevolg van de afname van het dwarsdoorsnedeoppervlak van het stroomkanaal.

Bovendien beperkt verhoogde compressieverhouding de penetratie van de elektrolyten als gevolg van verminderde permeabiliteit, porositeit en elektrodevolume. De poreuze elektrode met een geoptimaliseerde compressieverhouding van 28% vertoonde maximale elektrolytpermeabiliteit. Rekening houdend met het inbreukgebied, kan een goede elektrodecompressie het transport van reactanten en het reactiegebied aanzienlijk verbeteren. De geheelvanadiumstroombatterijMet een optimale viltcompressieverhouding van 55,7% vertoont optimale elektrolytuniformiteit, lage stroomdichtheid en overpotentiaal.

Figuur 3 Diagram van elektrode compressieapparaat

Latha rapporteerde een onderzoek naar de hydrodynamica van serpentijnstroomvelden in allevanadiumstroombatterijen. Twee verschillende afmetingen van serpentijnstroomvelden, 25 mm x 25 mm en 80 mm x 51 mm, werden geselecteerd en hun effecten op parameters zoals drukval en elektrolytpermeabiliteit werden bestudeerd. Gecomprimeerd koolstofgevoel vermindert het dwarsdoorsnedeoppervlak van het kanaal, dat het stroomsnelheid verhoogt en de hydraulische diameter vermindert, wat de drukval verhoogt.

Daarom schatten de auteurs de permeabiliteit bij verschillende compressieverhoudingen, die varieerden van 5-8 × 10−11 m². Bovendien werden de drukval voor beide kanaalgeometrieën gemeten over een breed scala van Reynolds -nummers. Er werd vastgesteld dat in dit geval de gemeten drukval in goede overeenstemming was met de voorspelde drukval, terwijl het andere geval een groot verschil vertoonde.