采用蛇形流道的全钒液流电池中电解液流动解析探究OA

随着可再生能源的快速发展,全钒液流电池作为大规模储能的关键技术,其性能优化备受关注。流场是影响全钒液流电池性能的关键因素之一,对电解液在多孔电极内的传质均匀性及系统泵功损耗具有重要影响。合理的流道结构设计能够改善电池的浓差极化,提高电池运行效率。蛇形流道是全钒液流电池中常用的流道结构之一,对采用蛇形流道的电池进行流动压降、电极中电解液渗入量及流速分布的准确预测具有重要意义。传统的解析模型基于达西定律,并假设电极内电解液流速呈线性分布,这在较高电极渗透率或较长流道条件下会引入显著误差,难以准确预测流速分布及渗入量。针对此问题,本研究提出了一种蛇形流道电解液流动解析模型。本模型在保留达西定律框架的基础上,保留流速变量构建微分方程进行解析求解,减少了线性流速假设的约束,从而能够更精确地求解电极内部各位置的流速分布。与数值模拟结果的对比分析表明,在低流速低渗透率情况下,两种模型预测准确性均较好;而在渗透率与流速升高时,相较于传统线性模型,优化模型在更广范围内(渗透率k≥5×10^(-11) m^(2),电解液入口流速10~50 mL/min),对压降、渗入量预测更为准确,并能有效预测流速分布的非线性特征。本研究为全钒液流电池蛇形流场的结构设计与性能优化提供了可靠的理论工具。