锌镍单液流电池二维瞬态等温模型

摘要

综合考虑动质量传递、电荷守恒以及电极反应动力学,本文建立了锌镍单液流电池二维瞬态等温模型.在与实验数据对比验证了模型准确性基础上,研究了放电过程中电池内部流场、浓度场的分布及变化规律,并进一步考察了流速和离子浓度对放电性能的影响.研究结果表明:主流区流速较高,由对流控制传质过程,离子浓度分布均匀,多孔介质域和近壁面流速趋于0,由扩散控制传质过程,离子浓度梯度较大.需要更多地关注负极表面锌离子的浓度极化,浓度最大值在出口处的负极表面.流量每增大一倍放电电压有微小的提升,流量超过5.7ml/s,这种作用几乎失效.提高锌离子浓度不利于提升电池放电性能,但是提高氢氧根离子浓度对于提升放电电压效果明显.此外,提高电解液流速或者改变离子初始浓度都不会影响总的放电时间.