全钒液流电池大尺度电堆多物理场非稳态等效电路模型OA

针对全钒液流电池电堆规模化设计中的性能预测难题,本研究提出了一种基于等效电路理论的多物理场非稳态等效电路模型。本模型的核心创新在于采用“切片”离散化策略,将每个单池沿电解液流动方向划分为多个控制体,从而能够解析沿流动方向的参数梯度。通过耦合电化学反应、旁路电流分布、电解液流动及反应物跨膜穿透等多物理场过程,本模型实现了对大尺度电堆性能的高效模拟。相较于传统方法,本模型显著降低了仿真计算成本,可在普通计算平台上快速完成大规模电堆的瞬态仿真,细致分析并量化了离子浓度分布、电流密度分布和极化特性等关键参数的非稳态演化过程。此外,还揭示了待机状态下电堆内部参数与反应的非稳态演化机制,特别是阐明了由旁路电流网络驱动的复杂自放电行为。结果表明,本模型可为全钒液流电池电堆的工程化设计提供可靠的性能预评估工具,有助于避免因尺度放大导致的设计缺陷。这种兼具计算效率与精度的建模方法,为大型液流电池系统的优化设计提供了新的技术手段。