液流电池中电解液在电极内流动的平均线速度的估计方法技术

本申请提供了一种液流电池中电解液在电极内流动的平均线速度的估计方法、估计装置和计算机可读介质。该电极上具有反应区域，反应区域中具有流道对应区域和非流道对应区域，流道对应区域对应于双极板的流道区域，非流道对应区域对应于双极板的非流道区域。该方法包括：获取反应区域的区域面积S1，电解液流经流道对应区域的流道面积S2，电解液流经非流道对应区域的非流道面积S3；采用下面的公式计算流道的开孔率α：获取流入流道的电解液的总体积流量Q；采用下面的公式计算电解液在整个电极内流动的平均线速度U：本申请的估计方法和估计装置可以简便地获得准确、实用的平均线速度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
液流电池中电解液在电极内流动的平均线速度的估计方法


[0001]本专利技术主要涉及液流电池领域，尤其涉及一种液流电池中电解液在电极内流动的平均线速度的估计方法、估计装置和计算机可读介质。

技术介绍

[0002]液流电池通过不同电解液离子相互转化实现电能的储存和释放，与传统的二次电池相比，其电极反应过程无相变发生，可以进行深度充放电，能耐受大电流重放，具有循环寿命长的优点。以全钒液流电池为例，其电堆中的电极和双极板是影响电池性能的关键部件。双极板上流道的设计对电池的性能有着重要的影响。在设计流道的过程中，要考虑的一个关键指标就是电解液在电极内流动时的平均线速度。该平均线速度直接决定了电解液中的相关物质在电极内的输运效率。若平均线速度较小，表示电极表面上参与反应的相关物质的补充或排出过程比较迟缓，会严重影响反应速率的提升，显著增加电池的浓差极化，严重地，还会导致副反应的发生，对电池的活性造成不可逆的损害。因此，在同等条件下，设计出能够获得更大平均线速度的流道，是双极板流道设计的主要目标之一。
[0003]然而，电极内的平均线速度的获取并不是一件简单的事情。目前，主要依靠仿真模拟的手段，通过求解连续性方程、Navier
‑
Stokes方程、Darcy公式等控制方程的数值解，得到相关区域的整个速度场后，再经由后处理手段才能得到电解液在电极内的平均线速度。在参数准确的前提下，此方法虽然可以获得准确的结果，但是极为繁琐，除了上述求解和后处理过程，每次求解前还需要对计算域进行网格的划分，以及计算求解完成后必要的网格无关性验证，严重地限制了设计和研发效率的提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种简单有效的液流电池中电解液在电极内流动的平均线速度的估计方法、估计装置和计算机可读介质。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种液流电池中电解液在电极内流动的平均线速度的估计方法，所述电极上具有反应区域，所述反应区域中具有流道对应区域和非流道对应区域，所述流道对应区域对应于双极板的流道区域，所述非流道对应区域对应于所述双极板的非流道区域，其特征在于，包括：获取所述反应区域的区域面积S1，所述电解液流经所述流道对应区域的流道面积S2，所述电解液流经所述非流道对应区域的非流道面积S3；采用下面的公式计算流道的开孔率α：
[0006][0007]获取流入所述流道的电解液的总体积流量Q；
[0008]采用下面的公式计算所述电解液在整个电极内流动的平均线速度U：
[0009][0010]在本申请的一实施例中，所述电解液通过所述流道流经电极时，能够完全流经所
述反应区域。
[0011]在本申请的一实施例中，所述流道形成在双极板中，所述双极板设置在所述电极的一侧面并与所述电极贴合。
[0012]在本申请的一实施例中，在所述流道中，所述电解液沿垂直于所述电极和所述流道的交界面流向或流出所述电极，所述流道对应区域的流道面积S2是所述双极板的流道的底面积。
[0013]在本申请的一实施例中，所述电极是具有厚度的平面电极，在所述非流道对应区域中，所述电解液在所述电极的内部沿平行于所述电极的表面的方向流动，所述非流道对应区域的非流道面积S3是所述电解液在所述电极内部流经所述电极对应所述双极板的非流道区域的面积。
[0014]在本申请的一实施例中，所述流道包括交指流道，所述交指流道包括多个相互平行并间隔设置的长条流道。
[0015]在本申请的一实施例中，采用下面的公式计算所述流道面积S2：
[0016]S2＝N
ch
·
W
ch
·
L
ch
；
[0017]其中，N
ch
表示所述长条流道的数量，W
ch
表示所述长条流道的宽度，L
ch
表示所述长条流道的长度。
[0018]在本申请的一实施例中，所述非流道对应区域包括相邻的长条流道之间的脊所在的区域。
[0019]在本申请的一实施例中，采用下面的公式计算所述非流道面积S3：
[0020]S3＝N
rib
·
H
e
·
L
ch
；
[0021]其中，N
rib
表示所述脊的数量，H
e
表示所述电极的厚度，L
ch
表示所述长条流道的长度。
[0022]在本申请的一实施例中，所述反应区域为矩形，所述区域面积S1等于所述反应区域的长度L乘以所述反应区域的宽度W。
[0023]本申请为解决上述技术问题还提出一种液流电池中电解液在电极内流动的平均线速度的估计装置，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；处理器，用于执行所述指令以实现如上所述的估计方法。
[0024]本申请为解决上述技术问题还提出一种存储有计算机程序代码的计算机可读介质，所述计算机程序代码在由处理器执行时实现如上所述的估计方法。
[0025]本申请的液流电池中电解液在电极内流动的平均线速度的估计方法利用电极反应区域中流道对应区域和非流道对应区域的面积，以及电解液的总体积流量，通过估算即可获得准确、实用的平均线速度结果，大大提高了平均线速度的获取速度，有助于提高了设计和研发效率。
附图说明
[0026]包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本专利技术原理的作用。附图中：
[0027]图1是本申请一实施例的估计方法的示例性流程图；
[0028]图2A是本申请一实施例的估计方法所用于的液流电池中的电池单元的示意图；
[0029]图2B是图2A中的区域A1的放大示意图；
[0030]图3A是本申请一实施例的估计方法所用于的液流电池的双极板的俯视图；
[0031]图3B是图3A中的区域A2的放大示意图；
[0032]图4A是图2A所示实施例的电池单元的侧视剖视图；
[0033]图4B是图4A中的区域A3的放大示意图；
[0034]图4C是图4A中的区域A4的放大示意图；
[0035]图5是本申请一实施例的估计装置的系统框图。
具体实施方式
[0036]为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
[0037]如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液流电池中电解液在电极内流动的平均线速度的估计方法，所述电极上具有反应区域，所述反应区域中具有流道对应区域和非流道对应区域，所述流道对应区域对应于双极板的流道区域，所述非流道对应区域对应于所述双极板的非流道区域，其特征在于，包括：获取所述反应区域的区域面积S1，所述电解液流经所述流道对应区域的流道面积S2，所述电解液流经所述非流道对应区域的非流道面积S3；采用下面的公式计算流道的开孔率α：获取流入所述流道的电解液的总体积流量Q；采用下面的公式计算所述电解液在整个电极内流动的平均线速度U：2.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，所述电解液通过所述流道流经电极时，能够完全流经所述反应区域。3.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，所述流道形成在双极板中，所述双极板设置在所述电极的一侧面并与所述电极贴合。4.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，在所述流道中，所述电解液沿垂直于所述电极和所述流道的交界面流向或流出所述电极，所述流道对应区域的流道面积S2是所述双极板的流道的底面积。5.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，所述电极是具有厚度的平面电极，在所述非流道对应区域中，所述电解液在所述电极的内部沿平行于所述电极的表面的方向流动，所述非流道对应区域的非流道面积S3是所述电解液在所述电极内部流经所述电极对应所述双极板的非流道区域的面积。6.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，所述流道包括交指流道，所述交指流道包括多个相互平行并间隔设置的长条流道。7.如权利要求6所述的估计方法，其特征在于，采用下面的公式...

【专利技术属性】
技术研发人员：程子强，朱明梅，徐陆澎，赵文斌，姚鹤，
申请(专利权)人：寰泰储能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：