本發(fā)明涉及電池，尤其是涉及一種海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽及性能評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

1、作為一種儲(chǔ)能時(shí)間短、維護(hù)頻率低、帶載能力強(qiáng)及能量密度高的發(fā)電裝置，海水激活電池已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信、照明及特殊裝備等眾多領(lǐng)域。其中，海水激活電池的關(guān)鍵部件是正負(fù)電極和雙極板，前者是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所，后者是提供電化學(xué)反應(yīng)所需電解液、實(shí)現(xiàn)正負(fù)極板電子轉(zhuǎn)移、排除電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物以及起到一定的支撐作用(保持正負(fù)電極的均勻受力)。具體地說(shuō)，雙極板是利用其上刻的導(dǎo)流槽道引導(dǎo)電解液流動(dòng)，確保電解液能夠快速均勻的分配到正負(fù)極板間，使其可以發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而放電。如果導(dǎo)流槽道設(shè)計(jì)不合理，直接影響到電解液的流動(dòng)特性，會(huì)造成電極各處反應(yīng)不均，引起電流密度分布不均，導(dǎo)致電池正負(fù)電極利用低、局部過(guò)熱等不良現(xiàn)象發(fā)生，從而降低了電池的放電性能。因此，雙極板導(dǎo)流槽道的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到海水激活電池性能及電池模組中各單體性能的均一性。

2、現(xiàn)有的海水激活電池雙極板導(dǎo)流結(jié)構(gòu)一般采用垂直道型，即在電解液從進(jìn)口流入后被分流至兩側(cè)第一支流道中，隨后通過(guò)預(yù)設(shè)的垂直于第一支流道的第二支流道流入正負(fù)電極間，實(shí)現(xiàn)正負(fù)電極間的電子轉(zhuǎn)移，進(jìn)而放電。該方法雖然在一定程度上能夠使電解液流入正負(fù)極板間并釋放電池電能，但在海水激活電池實(shí)際應(yīng)用中，電解液從入口流入第一支流道的瞬間有一個(gè)90°的拐角，再由第一支流道流入第二支流道的瞬間同樣有一個(gè)90°的拐角，兩次大角度偏轉(zhuǎn)使得電解液猛烈撞擊流道壁面致使電解液分子動(dòng)量急劇變化，從而導(dǎo)致電解液分配不均的流入正負(fù)極板間，這極大的影響了正負(fù)極板的利用率，最終會(huì)抑制電池本體的能量效率。

3、綜上所述，對(duì)海水激活電池雙極板導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的研究是進(jìn)一步提高電池性能的有效研究手段，且目前針對(duì)海水激活電池雙極板導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法仍有不足。

4、因此，如何提供一種供液均勻、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易加工的海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽以及相應(yīng)的性能評(píng)價(jià)方法，是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽及性能評(píng)價(jià)方法，所述海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽不僅可以將電解液在流經(jīng)第一流道區(qū)、第二流道區(qū)、第三流道區(qū)和第四流道區(qū)過(guò)程中的動(dòng)量轉(zhuǎn)變最小化，還可以使電解液更快速的流入海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽主體和出液口。此外，在第一流道區(qū)和第二流道區(qū)連接處、第三流道區(qū)和第四流道區(qū)設(shè)置相應(yīng)的傾斜角，能夠降低電解液的湍流動(dòng)能，進(jìn)一步提升電解液的分配均勻性。因此，本發(fā)明對(duì)海水激活電池雙極板導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的實(shí)際指導(dǎo)意義。具體內(nèi)容如下：

2、本發(fā)明提供一種海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽，包括海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽主體、擾流槽道、第一導(dǎo)流槽和第二導(dǎo)流槽；

3、所述海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽主體的一端設(shè)有進(jìn)液口，所述海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽主體的另一端設(shè)有出液口；

4、所述擾流槽道設(shè)置于所述海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽主體上，所述擾流槽道上設(shè)置有若干個(gè)擾流柱；

5、所述第一導(dǎo)流槽設(shè)置于所述海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽主體上，包括若干個(gè)第一支導(dǎo)流槽，若干個(gè)所述第一支導(dǎo)流槽設(shè)置于所述進(jìn)液口的中心點(diǎn)與所述擾流槽道中心點(diǎn)的連線的兩側(cè)；所述第一支導(dǎo)流槽一端與所述進(jìn)液口連通，另一端與所述擾流槽道連通；

6、所述第二導(dǎo)流槽設(shè)置于所述海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽主體上，包括若干個(gè)第二支導(dǎo)流槽，若干個(gè)所述第二支導(dǎo)流槽設(shè)置于所述出液口的中心點(diǎn)與所述擾流槽道中心點(diǎn)的連線的兩側(cè)；所述第二支導(dǎo)流槽一端與所述出液口連通，另一端與所述擾流槽道連通；

7、所述第一導(dǎo)流槽用于引導(dǎo)液體均勻分配進(jìn)入所述擾流槽道；所述第二導(dǎo)流槽用于引導(dǎo)所述液體均勻分配到所述出液口。

8、可實(shí)施的一些方式中，所述第一支導(dǎo)流槽包括第一流道區(qū)和第二流道區(qū)，所述第一流道區(qū)一端與所述進(jìn)液口連通，另一端與所述第二流道區(qū)連通；所述第二流道區(qū)遠(yuǎn)離第一流道區(qū)的一端與所述擾流槽道連通；所述第一流道區(qū)與所述第二流道區(qū)連接處為30°-65°偏轉(zhuǎn)角。

9、可實(shí)施的一些方式中，所述第二流道區(qū)包括1條第一外緣加速流道槽和若干條第一流道槽；所述第一外緣加速流道槽和所述第一流道槽的一端均與所述第一流道區(qū)連通，另一端均與所述擾流槽道連通。

10、可實(shí)施的一些方式中，所述第二支導(dǎo)流槽包括第三流道區(qū)和第四流道區(qū)，所述第三流道區(qū)一端與所述出液口連通，另一端與所述第四流道區(qū)連通；所述第四流道區(qū)遠(yuǎn)離第三流道區(qū)的一端與所述擾流槽道連通；所述第三流道區(qū)與所述第四流道區(qū)連接處為30°-65°偏轉(zhuǎn)角。

11、實(shí)施的一些方式中，所述第四流道區(qū)包括1條第二外緣加速流道槽和若干條第二流道槽；所述第二外緣加速流道槽和所述第二流道槽的一端均與所述第三流道區(qū)連通，另一端均與所述擾流槽道連通。

12、可實(shí)施的一些方式中，所述第一支導(dǎo)流槽與所述進(jìn)液口連接的一端的寬為2mm-4mm；所述第二支導(dǎo)流槽與所述出液口連接的一端的寬為2mm-4mm；

13、所述擾流槽道與所述海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽主體之間是可拆卸的；所述擾流槽道為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)為100mm-150mm，寬為100mm-150mm；

14、所述擾流柱的一端與所述擾流槽道的底面固定連接，另一端與所述海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽主體設(shè)置有所述擾流槽道的一面處于同一水平面；

15、所述若干個(gè)擾流柱之間的間隔為8mm-20mm；

16、所述第一流道區(qū)和所述第三流道區(qū)均為30°-60°傾角的流道；

17、所述第一外緣加速流道槽的橫截面、所述第二外緣加速流道槽的橫截面、所述第一流道槽的橫截面和所述第二流道槽的橫截面均為矩形，長(zhǎng)為3mm-5mm，寬為0.3mm-0.6mm。

18、可實(shí)施的一些方式中，所述第一外緣加速流道槽和所述第一流道槽均為漸擴(kuò)型，漸擴(kuò)寬度范圍為1.3mm-5mm；所述第一外緣加速流道槽和離所述第一外緣加速流道槽最近的一條所述第一流道槽的間隔范圍為1.5mm-4mm，所述第一流道槽之間的間隔范圍為1.5mm-4mm；

19、所述第一外緣加速流道槽包括第一緩沖段流道槽和第一加速段流道槽；所述第一緩沖段流道槽與所述第一加速段流道槽的長(zhǎng)度比為4:1；

20、所述第二外緣加速流道槽和所述第二流道槽均為漸擴(kuò)型，漸擴(kuò)寬度范圍為1.3mm-5mm；所述第二外緣加速流道槽和離所述第二外緣加速流道槽最近的一條所述第二流道槽的間隔范圍為1.5mm-4mm，所述第二流道槽之間的間隔范圍為1.5mm-4mm；

21、所述第二外緣加速流道槽包括第二緩沖段流道槽和第二加速段流道槽；所述第二緩沖段流道槽與所述第二加速段流道槽的長(zhǎng)度比為4:1。

22、可實(shí)施的一些方式中，所述第一支導(dǎo)流槽的邊緣曲線參數(shù)為y；

23、其中，所述y的表達(dá)式為：

24、

25、式中，y為所述第一支導(dǎo)流槽的邊緣曲線參數(shù)，g為第一長(zhǎng)度，h為第二長(zhǎng)度，d為第三長(zhǎng)度，xm為第一比例系數(shù)，y0為第一擬合系數(shù)，a1、a2為第二擬合系數(shù)和第三擬合系數(shù)，t1和t2為第四擬合系數(shù)和第五擬合系數(shù)。

26、可實(shí)施的一些方式中，所述第二支導(dǎo)流槽的邊緣曲線參數(shù)為s；

27、其中，所述s的表達(dá)式為：

28、

29、式中，s為所述第二支導(dǎo)流槽的邊緣曲線參數(shù)，e為第四長(zhǎng)度，f為第五長(zhǎng)度，p為第六長(zhǎng)度，zm為第二比例系數(shù)，s0為第六擬合系數(shù)，b1、b2為第七擬合系數(shù)和第八擬合系數(shù)，t3和t4為第九擬合系數(shù)和第十?dāng)M合系數(shù)。

30、本發(fā)明還提供了一種海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽性能評(píng)價(jià)方法，應(yīng)用于上述的海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽，所述方法包括：

31、s1，獲取特征線速度值信息、面積信息和時(shí)間信息；所述特征線速度值信息包括最大值、最小值和流速值序列；所述面積信息包括氣相面積和極板面積；所述時(shí)間信息包括第一時(shí)間信息、第二時(shí)間信息和第三時(shí)間信息；

32、s2，利用第一導(dǎo)流槽模型，對(duì)所述最大值、所述最小值和所述流速值序列進(jìn)行計(jì)算，得到導(dǎo)流槽的流速信息；所述導(dǎo)流槽包括擾流槽道、第一導(dǎo)流槽和第二導(dǎo)流槽；

33、其中，所述第一導(dǎo)流槽模型為：

34、

35、式中，ls為所述導(dǎo)流槽的流速信息，cs為第一修正參數(shù)，zd為所述最大值，zx為所述最小值，pj為所述流速值序列；

36、s3，利用第二導(dǎo)流槽模型，對(duì)所述氣相面積和所述極板面積進(jìn)行計(jì)算，得到所述導(dǎo)流槽的占比信息；

37、其中，所述第二導(dǎo)流槽模型為：

38、

39、式中，agr為所述導(dǎo)流槽的占比信息，css為第二修正參數(shù)，ag為所述氣相面積，at為所述極板面積；

40、s4，利用第三導(dǎo)流槽模型，對(duì)所述第一時(shí)間信息、所述第二時(shí)間信息和所述第三時(shí)間信息進(jìn)行計(jì)算，得到所述導(dǎo)流槽的流速時(shí)間信息；

41、其中，所述第三導(dǎo)流槽模型為：

42、t＝u1*t1+u2*t2+u3*t3；

43、式中，t為所述導(dǎo)流槽的流速時(shí)間信息，t1為第一時(shí)間信息，t2為第二時(shí)間信息，t3為第三時(shí)間信息，u1為第三修正參數(shù)，u2為第四修正參數(shù)，u3為第五修正參數(shù)；

44、s5，根據(jù)所述導(dǎo)流槽的所述流速信息、所述占比信息和所述流速時(shí)間信息，對(duì)所述海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽進(jìn)行性能評(píng)價(jià)計(jì)算，得到所述海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽的性能評(píng)價(jià)結(jié)果信息；

45、其中，性能評(píng)價(jià)計(jì)算的表達(dá)式為：

46、xnpj＝α*ls+β*agr+γ*t；

47、式中，xnpj為性能評(píng)價(jià)結(jié)果信息，α為第一修正因子，β為第二修正因子，γ為第三修正因子，ls為所述流速信息，agr為所述占比信息，t為所述流速時(shí)間信息。

48、本發(fā)明的有益效果是，通過(guò)在第一導(dǎo)流槽和第二導(dǎo)流槽上設(shè)置第一支導(dǎo)流槽和第二支導(dǎo)流槽并在擾流槽設(shè)置若干個(gè)擾流柱以形成導(dǎo)流槽，用于引導(dǎo)海水激活電池電解液按照導(dǎo)流槽的軌跡運(yùn)動(dòng)。在此過(guò)程中，海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽會(huì)引導(dǎo)電解液在預(yù)設(shè)的導(dǎo)流槽軌跡中流動(dòng)，這樣的設(shè)計(jì)可以減少電解液的湍流和渦流的產(chǎn)生，以降低正負(fù)極板間電解液分布不均的現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)而提升正負(fù)極板利用率。另外，通過(guò)海水激活電池雙極板導(dǎo)流槽的性能評(píng)價(jià)方法，能夠有效的對(duì)導(dǎo)流槽的設(shè)計(jì)進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。