Optimisation de la structure du canal de batterie à flux vanadium complet basée sur une électrode rectangulaire

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摘要

【Objectif】Les batteries à flux vanadium complet conviennent au stockage d'énergie à grande échelle et longue durée, mais leur application est limitée par le coût élevé et la faible densité énergétique. Les canaux de flux peuvent améliorer le transport des matières à l'intérieur de la batterie, augmentant ainsi ses performances. Cet article étudie l'influence des différentes configurations de canaux sur les paramètres clés de la batterie. 【Méthode】L'étude est basée sur un modèle de simulation en couplage multifisique 3D et réalise une optimisation systématique, du global au local, d'un canal interdigité appliqué à une électrode rectangulaire, évaluant l'impact des différentes configurations sur la vitesse d'écoulement, la concentration, le surtension et l'efficacité de la batterie. 【Résultats】Les résultats montrent qu'une configuration avec un canal principal parallèle à la longueur de l'électrode, des canaux secondaires disposés en alternance simple, et une largeur de canal secondaire et de nervure de 3 mm, offre le meilleur écoulement et transfert de masse dans l'électrode. Dans ce cas, sous 12 combinaisons de paramètres de structure de canal, la polarisation de concentration est réduite au minimum de 0,26 mV, et l'efficacité énergétique atteint 89,58 %. 【Conclusion】Le débit optimal pour cette configuration est de 7,5 mL/min. Si, tout en maintenant l'épaisseur totale de la batterie constante, on augmente légèrement le taux de compression de l'électrode et le débit d'électrolyte, la batterie atteindra une tension finale et une efficacité plus élevées, avec une élévation maximale de température toujours inférieure à 3°C. Cette étude fournit une référence pour la conception de canaux de batteries à flux haute performance.

关键词

Batterie à flux vanadium complet; Couplage multifisique; Canal interdigité; Optimisation; Efficacité énergétique

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