【Цель】 Ванадиевая редокс- flow батарея подходит для крупномасштабного длительного хранения энергии, но высокая инвестиционная стоимость и низкая энергетическая плотность ограничивают ее применение. Каналы потока могут улучшить транспорт веществ внутри батареи и повысить производительность. В статье изучены закономерности влияния различных конфигураций каналов на ключевые параметры батареи. 【Метод】 Исследование основано на трехмерной многофизической модели сопряженного численного моделирования с систематической оптимизацией конфигурации пересекающихся каналов для прямоугольного электрода от общего к частному, оценено влияние различных конструкций каналов на скорость потока, концентрацию, перенапряжение и эффективность батареи. 【Результаты】 Результаты показывают, что использование главного канала, параллельного длине электрода, со вспомогательными каналами, расположенными одиночным перекрестным рядком, а также шириной вспомогательных каналов и ребер по 3 мм обеспечивает оптимальный поток и массу переноса внутри электрода. При данной конфигурации и 12 изученных комбинациях параметров структура каналов сокращает концентрационную поляризацию до минимальных 0.26 мВ, а энергетическая эффективность батареи достигает 89.58%. 【Заключение】 Оптимальный расход для данной конфигурации потоковых каналов батареи составляет 7.5 мл/мин. При сохранении общей толщины батареи, если увеличить степень сжатия электрода и поток электролита, батарея сможет достичь более высокого конечного напряжения и эффективности, при этом максимальный прирост температуры останется в пределах 3℃. Исследование предоставляет рекомендации по проектированию потоковых каналов высокоэффективных редокс- flow батарей.

ванадиевая редокс- flow батарея;многофизическое сопряжение;перекрёстные каналы;оптимизация конструкции;энергетическая эффективность