基于模拟退火算法的真实多孔电极中热-质传递的研究

作     者：黄盼 练成 刘洪来 HUANG Pan;LIAN Cheng;LIU Honglai

作者机构：华东理工大学化工学院上海200237 华东理工大学化学与分子工程学院上海200237 

出 版 物：《化工学报》 (CIESC Journal)

年 卷 期：2022年第73卷第6期

页      面：2529-2542页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(91834301,22078088) 国家自然科学基金创新群体项目(51621002) 上海市青年科技启明星计划项目(21QA1401900) 能源清洁利用国家重点实验室开放基金(ZJUCEU2021005)。 

主　　题：多孔电极 热-质传递 模拟退火算法 离子传递 电极导热 

摘      要：电极中的离子-电子传递和传热显著影响着电化学储能性能。深入研究多孔电极中的热-质传递现象这一典型的介尺度问题,对高性能电化学储能器件的设计具有重要意义。采用一种基于改进的状态更新的随机重建方法和动态退火系数相结合的模拟退火算法,将图像分割后的二维SEM图重构为真实的三维多孔电极。通过重构多孔电极和PNP方程与傅里叶定律,建立真实多孔电极中的离子传递和电极导热模型。结果表明,当充电时间为0.1个平板充电弛豫时间时,离子主要吸附在多孔电极骨架相与体相的接触面上,且离子倾向于从截面边缘往中心迁移。由于实际的导热距离远小于多孔电极厚度,多孔电极中的热弛豫时间远小于平板的热弛豫时间。