흐름 배터리의 내부 흐름에 영향을 미치는 주요 요인 -ⅲ

3. 전극의 압수 비율

다공성 전극의 압축 비율은 개선을위한 효과적인 조립 인자입니다.유량 배터리성능. 한편으로, 전극 두께의 감소는 배터리의 전체 저항을 감소시킵니다. 한편, 압축 된 다공성 전극은 또한 두께 방향의 농도 손실을 감소시켜유량 배터리.

Wang은 불균일 한 압축 된 다공성 전극이 모두의 성능에 미치는 영향을 연구하기위한 정확한 모델을 제안했습니다.바나듐 산화 환원 흐름 배터리다른 압축 비율로. 다공성 전극은 일반적으로 특정 정도로 압축되어바이폴라 플레이트그리고 탄소 펠트. 그러나 유동장은바이폴라 플레이트서브 리브 영역, 채널 영역 및 채널 내부의 침입 영역 하의 다공성 전극에서 고르지 않은 압력 하중 분포를 유발하고, 불균일 한 변형은 전극이 채널로 침입하게되므로 전극의 물리적 특성은 다공성, 투과성, 두께 및 침입의 깊이에 크게 영향을 미칩니다. 도 2에 도시 된 바와 같이, 실험 장치는 침입 속도 및 국소 다공성과 같은 다른 압축 비 하에서 압축 펠트의 형태 학적 특성을 검출하도록 설계되었다. 이 연구는 침입 영역의 존재가 전극에서 전해질의 질량 전달 공정의 악화로 이어져서 높은 전위를 초래한다는 것을 발견했다.

그림 2 실험 및 시뮬레이션 결과 비교

YUE는 전극 압축 비율과 배터리 편광 사이의 관계에 대한 기계적인 이해를 얻기 위해 이전에 개발 된 3 차원 모델과 분극 모델을 결합했습니다. 유속, 압력 강하, 국소 전류 밀도, 과도한 및 속도 분포에 대한 다른 압축 비율의 영향, 그리고 모든-바나듐 흐름 배터리수치 모델에 의해 예측 된 성능은 실험 데이터와 일치했습니다. 흐름 채널의 압력 및 유속은 유량 채널의 단면적의 감소로 인해 압축 비율이 증가함에 따라 증가한 것으로 밝혀졌다.

또한, 증가 된 압축 비율은 투과성, 다공성 및 전극 부피 감소로 인한 전해질 침투를 제한한다. 최적화 된 압축 비율이 28% 인 다공성 전극은 최대 전해질 투과성을 나타냈다. 침입 영역을 고려하여, 적절한 전극 압축은 반응물 및 반응 영역의 수송을 크게 향상시킬 수있다. 다바나듐 흐름 배터리55.7%의 최적 펠트 압축 비율로 최적의 전해질 균일 성, 낮은 전류 밀도 및 과도한 상태를 보여줍니다.

그림 3 전극 압축 장치의 다이어그램

Latha는 뱀 유량장의 유체 역학에 관한 연구를 모두보고했습니다.바나듐 흐름 배터리. 25mm × 25mm 및 80mm × 51mm의 두 가지 크기의 뱀 유량장의 두 가지 크기가 선택되었으며, 압력 강하 및 전해질 투과성과 같은 파라미터에 미치는 영향이 연구되었습니다. 압축 탄소 펠트는 채널의 단면적을 감소시켜 유속을 증가시키고 유압 직경을 감소시켜 압력 강하를 증가시킵니다.

따라서 저자는 상이한 압축 비에서 투과성을 추정했으며, 이는 5-8 × 10-11m² 범위입니다. 또한, 두 채널 형상에 대한 압력 강하는 광범위한 레이놀즈 수에 걸쳐 측정되었다. 이 경우 측정 된 압력 강하는 예측 압력 강하와 잘 일치하는 반면, 다른 경우는 큰 차이를 보였다.