بہاؤ کی بیٹری کے اندرونی بہاؤ کو متاثر کرنے والے کلیدی عوامل

بہاؤ کے میدان کا 1 ڈیزائن اور اصلاح

کے اندرونی بہاؤ کو بہتر بنانے کی کلیدوں میں سے ایکبہاؤ کی بیٹریکیا فلو چینل کا ڈیزائن اور اصلاح ہے ، اور کارکنوں کی ایک بڑی تعداد نے اس پر گہرائی سے تحقیق کی ہے۔ جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے ، کچھ روایتی بہاؤ کے فیلڈ ڈیزائن متوازی ، سرپینٹائن ، ملٹی سرپینٹائن اور باہمی تعامل ہیں۔ غیر محفوظ الیکٹروڈ اور کے درمیان ایک بہاؤ کا میدان متعارف کرانے سےبائپولر پلیٹ، الیکٹرویلیٹ معقول طور پر غیر محفوظ الیکٹروڈ میں تقسیم کیا جاتا ہے ، اس طرح حراستی کے نقصان کو کم کرتا ہے اور اس کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہےبہاؤ کی بیٹری.

چترا 1 مختلف بہاؤ والے کھیتوں کا ڈیزائن

1.1 روایتی بہاؤ فیلڈ کا ڈیزائن

روایتی بہاؤ والے شعبوں کے ڈیزائن اور اصلاح پر تحقیق بہت وسیع ہے ، اور بہاؤ کے فیلڈ ڈیزائن کے معیار کا اندازہ کرنے کے لئے بیٹری کی کارکردگی اور وولٹیج ڈراپ جیسے کارکردگی کے اشارے حاصل کرنے کے لئے تجرباتی طریقے اکثر استعمال کیے جاتے ہیں۔ ایک ہی وقت میں ، عددی کمپیوٹنگ تخروپن کی نشوونما کے ساتھ ، محققین بہاؤ کے میدان کے اندر مختلف جسمانی مقدار کی تقسیم کو حاصل کرنے کے لئے نقلی مطالعات کا استعمال کرتے ہیں۔

موریا نے تمام کی کارکردگی پر فلو فیلڈ ڈیزائن کے اثر کی اطلاع دی۔وینڈیم ریڈوکس فلو بیٹریاںغیر محفوظ گریفائٹ نے الیکٹروڈ کو محسوس کیا اور بغیر کسی بہاؤ کے فیلڈ ، سرپینٹائن اور باہمی بہاؤ والے کھیتوں کے تین فلو فیلڈ ڈیزائنوں کا مطالعہ کیا۔

نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ باہمی بہاؤ کا فیلڈ کم موجودہ کثافت اور کم بہاؤ کی شرح پر بہتر کارکردگی کو ظاہر کرتا ہے جبکہ بہاؤ سے پاک ڈھانچہ اعلی موجودہ کثافت اور اعلی بہاؤ کی شرح پر بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے۔ اسی بہاؤ کے ڈیزائن کے تحت ، باہمی بہاؤ کا میدان سب سے کم دباؤ اور پمپنگ نقصان کو ظاہر کرتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ مختلف بہاؤ والے فیلڈ ڈیزائنوں میں ، جیسے جیسے موجودہ کثافت اور بہاؤ کی شرح میں اضافہ ہوتا ہے ، الیکٹرولائٹ کی تقسیم ناہموار ہے ، اور حکم یہ ہے کہ: روایتی <سرپینٹائن <باہمی تعل .ق۔ اس کے علاوہ ، ناگ اور باہمی الیکٹروڈس کے مقابلے میں ، بغیر کسی بہاؤ کے فیلڈ ڈھانچے والے غیر محفوظ الیکٹروڈ کو بڑے پیمانے پر منتقلی کے بہتر اثرات کو حاصل کرنے کے لئے اعلی بہاؤ کی شرح کی ضرورت ہوتی ہے۔

ژانگ نے آل کے فلو فیلڈ ڈیزائن کے لئے دو جہتی ماڈل کی اطلاع دی۔وینڈیم ریڈوکس فلو بیٹریاں. قائم کردہ ماڈل کی تصدیق تجرباتی نتائج جیسے دباؤ ڈراپ ، وینڈیم آئن کی تقسیم یکسانیت اور الیکٹرو کیمیکل کائینیٹکس کو انٹرجیٹیٹڈ فلو فیلڈ اور سرپینٹائن فلو فیلڈ میں موازنہ کرکے کی گئی تھی۔ اس تحقیق میں پتا چلا ہے کہ باہمی بہاؤ والے فیلڈ ڈیزائن میں دباؤ ڈراپ اور الیکٹرو کیمیکل رد عمل اور وینڈیم الیکٹرویلیٹ کی یکسانیت ہے۔ اس کے علاوہ ، 410CM² کے رقبے والے اسٹیک میں مختلف فلو فیلڈ ڈیزائن (جیسے انٹر ڈیجیٹل اور متوازی سرپینٹائن فلو فیلڈ ڈیزائنوں کی ایک سیریز) پر عددی مطالعات کی گئیں تاکہ یہ ظاہر کیا جاسکے کہ ترقی یافتہ بہاؤ فیلڈ ڈیزائن میں آل وینڈیم مائع بہاؤ میں بہترین کارکردگی ہے۔ اسٹیک کی مناسبیت۔ جیسے جیسے متوازی سرپینٹائن بہاؤ کے کھیتوں کی تعداد بڑھتی جارہی ہے ، پمپ کی طاقت کا نقصان کم ہوتا ہے ، لیکن الیکٹرویلیٹ کی تقسیم ناہموار ہے۔

Xu کا تجزیہ کیا اور تمام کی کارکردگی کا موازنہ کیاوینڈیم ریڈوکس فلو بیٹریاںبغیر کسی بہاؤ کا کھیت اور سرپینٹائن فلو فیلڈ کے ساتھ۔ اس تحقیق میں بتایا گیا ہے کہ جب الیکٹروائلیٹ کے بہاؤ کی شرح زیادہ تھی تو بہاؤ کے کھیتوں والی بیٹریاں بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتی ہیں ، کیونکہ اعلی بہاؤ کی شرح نے پلانر سمت میں الیکٹرولائٹ کی نقل و حرکت اور الیکٹروائلیٹ کی بہاؤ کی تقسیم کو بہتر بنایا ہے۔ 2.5ml · S-¹ کی زیادہ سے زیادہ بہاؤ کی شرح پر ، سب کی بہترین کارکردگیوینڈیم ریڈوکس فلو بیٹریپمپ بجلی کے نقصان پر مبنی فلو چینل کا ڈھانچہ 80.9 ٪ ہے۔ 1.2ml · S-¹ کے زیادہ سے زیادہ بہاؤ کی شرح پر ، پمپ بجلی کے نقصان پر مبنی سرپینٹائن فلو چینل کے ساتھ آل وانیاڈیم فلو بیٹری کی بہترین کارکردگی 80.7 ٪ ہے۔

نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ چھوٹے بہاؤ کی شرحوں پر بڑھتے ہوئے بہاؤ کے میدان کے نتیجے میں گزرتے ہوئے غیر محفوظ الیکٹروڈس پر الیکٹرولائٹ کی زیادہ یکساں تقسیم ہوتی ہے جس سے بیٹری کی کارکردگی کو بہتر بنایا جاتا ہے۔ لیکن الیکٹرویلیٹ کے بہاؤ کی اعلی شرحیں الیکٹروڈ میں پمپنگ پاور اور پریشر ڈراپ میں بھی اضافہ کرتی ہیں ، جو تمام کی مجموعی کارکردگی کو متاثر کرتی ہے۔وینڈیم فلو بیٹریانرجی اسٹوریج سسٹم۔ ایک ہی وقت میں ، بہاؤ کی بیٹری کے اندر بڑے دباؤ کا قطرہ بنیادی مسئلہ ہے جو سگ ماہی کی انگوٹھی کی ناکامی کا سبب بنتا ہے ، جس کی وجہ سے بیٹری یا بیرونی رساو کے اندر مائع چینل ہوجاتا ہے۔

1.2 فلو فیلڈ مشتق کا ڈیزائن

فلو فیلڈ ریسرچ کو گہرا کرنے کے ساتھ ، تحقیق کی ایک بڑی مقدار بائپولر پلیٹ سائیڈ پر ڈیزائن کردہ روایتی بہاؤ کے فیلڈ تک محدود نہیں ہے ، بلکہ خصوصی شکل والے غیر محفوظ الیکٹروڈ کے تعاون سے بیٹری کی مجموعی کارکردگی کو بہتر بنانا ہے اوربائپولر پلیٹیں. ایک ہی وقت میں ، کچھ محققین نے بہاؤ کے کھیتوں کو ڈیزائن کرنے کے لئے ٹوپولوجی آپٹیمائزیشن تھیوری کا استعمال کیا۔

ارجن نے فلو چینلز کے ساتھ چار قسم کے غیر محفوظ الیکٹروڈ کا مطالعہ کیا: اوپن چینل متوازی فلو فیلڈ ، اوپن چینل انٹر ڈیجیٹیٹڈ فلو فیلڈ ، انڈر چینل متوازی بہاؤ فیلڈ اور انڈر چینل انٹرجیٹیٹڈ فلو فیلڈ۔ اور بغیر کسی بہاؤ چینل کے روایتی الیکٹروڈ کے ساتھ موازنہ کریں۔ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ بین الاقوامی سطح پر کھلے چینل کے بہاؤ کے میدان میں بہاؤ کی تقسیم اور پمپنگ کی کم طاقت کو کم کرنے کی وجہ سے سیل توانائی کی مجموعی کارکردگی میں 2.7 فیصد اضافہ ہوتا ہے۔

چن نے تمام میں بہاؤ کے کھیتوں کی مفت شکلیں پیدا کرنے کے لئے ٹوپولوجی کی اصلاح کا طریقہ تجویز کیا۔وینڈیم فلو بیٹریاں. بنیادی طور پر رد عمل کی شرح حرکیات پر غور کرتے ہوئے ، بیٹری ٹوپولوجی کو بہتر بناتی تھی۔ ضرورت سے زیادہ اور زیادہ سے زیادہ موجودہ کثافت کو حوالہ اشارے کے طور پر استعمال کیا گیا تھا اور اس کا موازنہ حوالہ بہاؤ کے کھیتوں (متوازی اور بین الاقوامی بہاؤ والے کھیتوں) کے ساتھ کیا گیا تھا۔ زیادہ سے زیادہ بہاؤ والے کھیتوں کو خود بخود پیدا کرنے کے لئے ٹوپولوجی کی اصلاح ایک اہم طریقہ ہے۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ انٹر ڈیجیٹل قسم آل وینڈیم ریڈوکس فلو بیٹریاں کے لئے بہترین فلو فیلڈ ڈیزائن ہے۔ چونکہ ٹوپولوجی کی اصلاح کے ذریعہ حاصل کردہ زیادہ سے زیادہ بہاؤ کا میدان باقاعدہ اور اس پر عملدرآمد کرنا مشکل نہیں ہے ، لہذا اس کے مستقبل میں کمپیوٹر اور مینوفیکچرنگ صنعتوں کی ترقی کی بدولت اطلاق کے وسیع امکانات ہوں گے۔

سن نے ایک نیا سہ جہتی الگ الگ سرپینٹائن فلو فیلڈ کی تجویز پیش کی۔ فلو فیلڈ بالترتیب دوئبرووی پلیٹ اور الیکٹروڈ (جھلی کے قریب) پر دو حیرت انگیز سرپینٹائن چینلز کا اطلاق کرتا ہے۔ الگ الگ انفلو اور آؤٹ فلو چینلز الیکٹروڈ طیارے کی سمت اور موٹائی کی سمت میں الیکٹرویلیٹ کے متحرک بڑے پیمانے پر منتقلی کو بڑھا سکتے ہیں ، اس طرح بڑے پیمانے پر منتقلی میں اضافہ ہوتا ہے ، جس سے الیکٹرویلیٹ کو الیکٹروڈ میں مکمل طور پر داخل ہونے اور دباؤ کے نقصان کو کم کرنے کی اجازت ملتی ہے۔

جب موجودہ کثافت 100mA · سینٹی میٹر- ² ہے اور بہاؤ کی شرح 20 ملی لٹر · منٹ ¹ ہے ، اس کے مقابلے میں انٹریجیٹیٹڈ فلو فیلڈ کے مقابلے میں ، الگ الگ بہاؤ والے فیلڈ کا جامع اثر آل وینڈیم ریڈوکس فلو بیٹری کا وولٹیج بناتا ہے اور پمپ کے نقصان پر مبنی توانائی بالترتیب تقریبا 4. 4.2 ٪ اور 3.2 ٪ تک بڑھ جاتی ہے۔ تجرباتی نتائج سے یہ بھی ظاہر ہوتا ہے کہ اس فلو فیلڈ ڈیزائن کی کارکردگی روایتی انٹرجیٹیڈ اور سرپینٹائن فلو فیلڈز کے مقابلے میں کاربن محسوس کرنے والے کمپریشن اور الیکٹرویلیٹ بہاؤ کی شرح کے لئے زیادہ حساس ہے۔ اس کی وجہ الیکٹروڈ کے ہوائی جہاز کی سمت میں اہم دباؤ میلان کی وجہ سے ہوسکتا ہے جس سے الگ الگ سرپینٹائن فلو فیلڈ کا استعمال کیا جاسکے۔

1.3 فلو فیلڈ کی اصلاح کی تحقیق

اگرچہ بہاؤ کے شعبوں پر تحقیق بہت جامع رہی ہے ، لیکن زیادہ تر مطالعات بہاؤ کے میدان کے ڈیزائن پر مرکوز ہیں اور کچھ اہم تشخیصی اشارے (بیٹری کی کارکردگی ، وولٹیج ڈراپ وغیرہ) کے ذریعہ بیٹری کی کارکردگی پر بہاؤ کے میدان کے اثرات کی عکاسی کرتے ہیں۔

وانگ نے عام طور پر استعمال ہونے والے ناگ اور باہمی تعی .ن والے بہاؤ چینلز کے نقلی اور تجربے کے امتزاج کے ذریعہ بڑے پیمانے پر منتقلی اور بیٹری کی کارکردگی پر مخصوص بہاؤ کی شرح اور بہاؤ کے فیلڈ سائز کے اثر و رسوخ کا باقاعدہ مطالعہ کیا ، اور اس کی بنیادی وجہ کا انکشاف کیا کہ یہ دونوں بہاؤ کا میدان مختلف کام کے حالات کے تحت مختلف یا اس سے بھی مخالف نتائج تک کیوں پہنچتا ہے۔

نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ ایک ہی مخصوص بہاؤ کی شرح کے تحت ، سرپینٹائن فلو چینل الیکٹروڈ میں الیکٹرولائٹ کی بہاؤ کی شرح بین الاقوامی بہاؤ چینل کے مقابلے میں کہیں زیادہ ہے ، لہذا سرپینٹائن فلو چینل کی کارکردگی کم مخصوص بہاؤ کی شرحوں پر انٹریگیٹیٹڈ فلو چینل میں اس سے نمایاں طور پر بہتر ہے۔ مخصوص بہاؤ کی شرح میں اضافہ یا بہاؤ کے میدان کے سائز میں اضافہ کرکے بیٹری کی کارکردگی میں اضافہ کو بہتر بنایا جاسکتا ہے۔ چونکہ انٹرجیٹیٹڈ فلو چینل کی اہم بہاؤ کی شرح سرپینٹائن فلو چینل میں اس سے کہیں زیادہ ہے ، لہذا انٹرجیٹیڈ فلو چینل کی کارکردگی میں بہتری سرپینٹائن فلو چینل کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ ہے ، جو انٹراجیٹیڈ فلو چینل اور ناگ فلو چینل کے مابین کارکردگی میں فرق کو آہستہ آہستہ کم ہوجائے گی اور یہاں تک کہ مخصوص بہاؤ کی شرح اور بہاؤ کے سائز میں اضافے کے طور پر بھی کارکردگی میں کمی ہوگی۔ اس کام سے بہاؤ کے میدان کے ڈھانچے کی اصلاح اور بہاؤ کی بیٹریاں کی بڑے پیمانے پر منتقلی کے عمل کی تفہیم کو گہرا ہوتا ہے ، اور اعلی برقی کثافت اور اعلی بہاؤ کی شرح کے ساتھ بہاؤ بیٹریاں کے بہاؤ فیلڈ ڈیزائن کے لئے ایک حوالہ فراہم کرتا ہے۔

جیسا کہ جدول 1 میں دکھایا گیا ہے ، اس مقالے میں مختلف فلو فیلڈ ڈیزائنوں کے فوائد اور نقصانات کا خلاصہ پیش کیا گیا ہے۔