液态金属电极与电池中的竞争驱动力
流体动力学
2018-01-09 v1
摘要
液态金属电池被提出用于低成本的电网规模储能。在其运行过程中，阴极中常形成固态金属间化合物相，并已知会限制电池容量。液态电极中的流体流动可增强传质并减少局部金属间化合物的形成，而通过谨慎选择电池电连接的位置与拓扑结构可促进流体流动。在此背景下，我们在实验与模拟中研究了驱动流动的四种现象：瑞利-贝纳尔对流、内部加热对流、电涡旋流与旋流。在实验中，我们使用超声多普勒测速（UDV）测量了在160{\deg}C下、受全部四种现象作用的共晶PbBi电极中的流动。在数值模拟中，我们将这些现象隔离并使用OpenFOAM分别进行模拟。通过UDV声束模型将模拟速度与实验进行比较，我们发现四种现象均能增强液态金属电池中的传质。我们解释了流动方向，描述了这些现象如何相互作用，并提出了用于估计其相互关联程度的无量纲数。对电连接的简要讨论总结了我们工作的工程意义。
引用
@article{arxiv.1711.01795,
title = {Competing forces in liquid metal electrodes and batteries},
author = {Rakan F. Ashour and Douglas H. Kelley and Alejandro Salas and Marco Starace and Norbert Weber and Tom Weier},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.01795},
year = {2018}
}