采用泡沫铜电极的热再生氨电池性能数值模拟

• 作者: 张永胜 张亮 李俊 付乾 朱恂 廖强 石雨
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 热再生氨电池 多孔泡沫电极 数值模拟 电化学 传质 最大功率 孔隙率
• 年，卷（期）: 2021,（8）
• 所属期刊栏目: 能源和环境工程
• 页码范围: 3770-3779
• 页数: 9页
• 分类号: TM911.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20200126

摘要

以采用泡沫铜电极的热再生氨电池（thermally regenerative ammonia-based battery，TRAB）为研究对象，建立了多孔介质内物质传输与电化学反应耦合的稳态模型，计算获得了电池性能及多孔电极内物质传输特性，并研究了电解质浓度和电极孔隙率对电池性能的影响。研究结果表明，从主流区界面到多孔电极内部，阳极氨和阴极铜离子浓度逐渐降低，存在一定的浓度梯度，而且随着反应电流的增大，浓度梯度明显增大。在一定的范围内分别增大阳极氨浓度和阴极铜离子浓度，从主流区向多孔电极内物质传输增强，电池性能均能不断提升；随着硫酸铵浓度的增大，电解质电导率增大，电池性能逐渐提升，但增幅逐渐减小。此外，多孔电极孔隙率也会影响电池性能，本研究中TRAB在电极孔隙率为0.6时获得最高的最大功率(15.3 mW)。