液流电池电极优化策略及超声波喷涂技术的应用优势
在液流电池的性能提升研究中，电解液的均匀分布是关键要点之一。均匀的电解液分布能够有效避免电极上局部反应物供应不足的问题，而流速较高的电解液，则有利于提高反应离子的浓度。同时，电极的结构和孔隙率对电解液的流速和分布均匀性有着重要影响，进而影响电池的浓差极化。从宏观层面来看，通过调整电极的形变程度、构筑流场结构以及改变电极形状等方式，能够改善反应区域活性离子浓度的均匀性，从而降低浓差过电位造成的极化损耗。因此，优化液流电池中反应离子的传质过程，对降低液流电池的电压损失、提升电池性能意义重大。
一、电极压缩比的影响
在电池装配时，为了保障电池运行中电解液不会泄漏，需要施加一定的装配应力，这会使电极受到一定程度的挤压，电极的形变会影响孔隙率的分布，进而改变电解液在多孔电极内的传质过程，最终对电池性能产生影响。电极经过适度压缩后，能够降低欧姆电阻，但过度压缩则会导致压降增加、泵损增大，还会使得电解液在电极中分布不均匀，降低电极的利用率。由此可见，电极的压缩比是电极结构设计时一个不容忽视的重要参数。
二、电极流场结构的影响
降低电极厚度虽然可以有效降低电池的欧姆电阻，但由于电极反应面积减小，会导致电解液分布的均匀性变差。为了解决这一矛盾，一方面可以通过在双极板上构筑流道来改善电解液分布的均匀性，另一方面则可以直接在电极上构筑流道，这样既能增大电极反应面积，又能改善电解液传质。
三、电极几何形状的影响
传统的矩形电极在电池大电流充放电条件下，常常存在电解液出口附近质量传输较弱的问题，这限制了电池在高电流密度下的运行。研究发现，圆形电极的离子浓度梯度随着圆周的横截面积从外向内逐渐减小，不过对其速度或浓度分布还较难评估。为了解决电解液入口和出口传质最弱带来的浓差极化问题，又进一步提出梯形电极设计。与矩形电极相比，梯形电极具有更小的浓差极化和更均匀的电解液分布，电池在低流速、高电流密度和低泵耗的情况下，能量效率高达85.64%，优于圆形电极的性能（83.31%）。通过三维模拟评估了电极的几何结构变化对电解液速度和浓度分布的影响，与矩形电极结构相比，径向扇形结构在电解液传质过程中表现出更高的电解液流动速度，且具有良好的活性离子浓度梯度特征，但同时带来的高压降问题仍然是一个亟待解决的挑战。
四、超声波喷涂在液流电池电极中的应用与优势
驰飞的超声波喷涂技术在液流电池电极领域展现出独特的应用价值与显著优势。超声波喷涂利用高频振动将液体雾化成微小颗粒，然后均匀地喷涂在电极表面。
在应用方面，超声波喷涂能够精确地控制电极涂层的厚度和均匀性。对于液流电池电极而言，均匀的涂层有助于电解液更好地与电极接触，促进反应离子的传质过程。在制备电极时，可以通过超声波喷涂将活性物质均匀地涂覆在电极基底上，形成具有良好电化学性能的电极结构。
从优势角度来看，首先，超声波喷涂的雾化颗粒非常细小，能够实现更均匀的涂层分布，相比传统的喷涂方法，极大地减少了涂层的厚度偏差，从而提高了电极的性能一致性。其次，该技术可以在较低的温度下进行喷涂，避免了高温对电极材料和活性物质的损害，有利于保持电极材料的原有性能。此外，超声波喷涂过程中涂料的利用率较高，能够减少原材料的浪费，降低生产成本。同时，驰飞的超声波喷涂设备具有较高的自动化程度和稳定性，能够满足大规模生产的需求，提高生产效率。
综上所述，液流电池电极的性能优化可以从电极压缩比、流场结构和几何形状等多个方面入手，而超声波喷涂技术作为一种先进的电极制备工艺，为液流电池电极性能的提升提供了新的途径和方法，具有广阔的应用前景。
关于驰飞
驰飞的解决方案是环保、高效和高度可靠的，可大幅减少过量喷涂，节省原材料，并提高均一性、转移效率、均匀性和减少排放。为企业提供围绕功能涂层的全套解决方案及长期技术支持，保证客户涂层稳定量产；针对特殊器械涂层需求，提供涂层定制研发服务；提供各类涂层代工服务。
杭州驰飞是超声镀膜系统开发商和制造商，产品主要应用于燃料电池质子交换膜喷涂、薄膜太阳能电池、钙钛矿、微电子、半导体、 纳米新材料、玻璃镀膜、 生物医疗、纺织品等领域。
