Ključni dejavniki, ki vplivajo na notranji pretok pretočnih baterij -ⅲ

3. Kompresijsko razmerje elektrode

Kompresijsko razmerje poroznih elektrod je učinkovit faktor montaže za izboljšanjepretočna baterijauspešnost. Po eni strani zmanjšanje debeline elektrode zmanjša celoten upor baterije. Po drugi strani pa stisnjena porozna elektroda tudi zmanjša izgubo koncentracije v smeri debeline, kar še izboljša učinkovitostpretočna baterija.

Wang je predlagal natančen model za preučevanje učinka neenakomerno stisnjenih poroznih elektrod na delovanje vsehVanadium redox pretočne baterijepri različnih stiskalnih razmerjih. Porozna elektroda se običajno stisne do določene mere, da se zmanjša kontaktna odpornost medbipolarna ploščaIn ogljik je čutil. Vendar je pretočno polje vrezano vbipolarna ploščapovzroči neenakomerno porazdelitev obremenitve tlaka v porozni elektrodi pod območjem podboja, območje kanala in območje vdora znotraj kanala, neenakomerna deformacija pa povzroči, da elektroda vdre v kanal, kar znatno vpliva na fizikalne lastnosti elektrode, vključuje poroznost, prepustnost, debelino in globino invazije. Kot je prikazano na sliki 2, je bila eksperimentalna naprava zasnovana tako, da zazna morfološke značilnosti stisnjenega filca v različnih stiskalnih razmerjih, kot sta hitrost vdora in lokalna poroznost. Študija je pokazala, da prisotnost invazirnega območja vodi do poslabšanja procesa prenosa masnega prenosa elektrolita v elektrodi, kar ima za posledico visoko prekomerni potencial.

Slika 2 Primerjava eksperimentalnih in simulacijskih rezultatov

Yue je model polarizacije povezal s predhodno razvitim tridimenzionalnim modelom, da bi dosegel mehanično razumevanje razmerja med kompresijskim razmerjem elektrode in polarizacijo baterije. Preučeni so bili učinki različnih kompresijskih razmerij na hitrost pretoka, padec tlaka, gostoto lokalnega toka, prekomerno nalogo in porazdelitev hitrostibaterija s pretokom vanadijeUčinkovitost, ki jo napoveduje numerični model, se je ujemala z eksperimentalnimi podatki. Ugotovljeno je bilo, da se je hitrost tlaka in pretoka v pretočnem kanalu povečala s povečanjem stiskalnega razmerja zaradi zmanjšanja prečnega prereza pretočnega kanala.

Poleg tega povečano kompresijsko razmerje omejuje prodor elektrolitov zaradi zmanjšane prepustnosti, poroznosti in volumna elektrode. Porozna elektroda z optimiziranim kompresijskim razmerjem 28% je pokazala največjo prepustnost elektrolitov. Upoštevanje vdora lahko pravilno stiskanje elektrode znatno izboljša transport reaktantov in reakcijsko površino. Vsebaterija s pretokom vanadijeZ optimalno kompresijsko razmerje 55,7% kaže na optimalno enakomernost elektrolitov, nizko gostoto toka in prekomerno delo.

Slika 3 Diagram naprave za stiskanje elektrode

Latha je poročala o raziskavi o hidrodinamiki polj serpentinskega pretokabaterije za pretok vanadije. Izbrani sta bili dve različni velikosti serpentinskih polj, 25 mm × 25 mm in 80 mm × 51 mm, in preučevali njihove učinke na parametre, kot sta padec tlaka in prepustnost elektrolita. Stisnjeni ogljik občutek zmanjšuje območje prereza kanala, kar poveča pretok, in zmanjša hidravlični premer, kar poveča padec tlaka.

Zato so avtorji ocenili prepustnost pri različnih stiskalnih razmerjih, ki so se gibali od 5–8 × 10–11 m². Poleg tega so bili tlačni padci za obe kanalski geometriji izmerjeni v širokem območju Reynoldsovih števil. Ugotovljeno je bilo, da se je v tem primeru izmerjeni padec tlaka dobro ujemal s predvidenim padcem tlaka, drugi primer pa je pokazal veliko razliko.