流動特性對塊狀NaOH溶解速率的影響

孫 凱 邢樹兵 張 嫻 唐桂林

(中國電子科技集團公司第十八研究所，天津 300384)

近年來，隨著魚雷動力電池技術(shù)的進步，Al/AgO電池憑借高比功率、高比能量、安全性高、儲存壽命長等方面的優(yōu)勢，使得以Al/AgO電池為動力的新型電動魚雷得到各國海軍的高度重視，被絕大多數(shù)國家的海軍視為魚雷發(fā)展的方向。Al/AgO電池系統(tǒng)激活后，海水從進水閥進入，注滿電液艙的同時，艙內(nèi)固體電解質(zhì)在水流擾動下溶解形成電解液。電解液被循環(huán)泵增壓，經(jīng)過溫控閥進入電池，然后經(jīng)氣體分離器將氣體分離后回至循環(huán)泵進行循環(huán)。為提高魚雷動力電池的比能量和比功率，應(yīng)使魚雷電池能夠在最有利的條件下工作，保持良好的工作狀態(tài)，充分發(fā)揮其優(yōu)良性能。為達到這一目的，需要設(shè)置輔助系統(tǒng)以盡可能滿足電池對溫度、電解質(zhì)濃度及電極表面狀態(tài)等方面的要求[1～2]。

電解液的組成及各組分的濃度控制對提高鋁陽極的電化學(xué)性能至關(guān)重要[3～4]。ALCAN公司的Hunter等研究了電池堆的電解液循環(huán)系統(tǒng)并設(shè)計出適合大功率輸出的Al/AgO電池堆系統(tǒng)[5～6]。蔡年生指出為保證反應(yīng)正常進行，NaOH濃度保持在2.5mol·L-1以上[7]。Al/AgO電池系統(tǒng)激活初期以固態(tài)NaOH溶于水形成電解液，NaOH的溶解速率決定了電解液的濃度及溫度，電解液的狀態(tài)決定了Al/AgO電池的帶載能力。本文通過對水體流動狀態(tài)進行數(shù)值模擬，分析了水體雷諾數(shù)對塊狀NaOH溶解速率的影響。從而為電池設(shè)計中電解液的控制提供依據(jù)，保證放電時電解液維持最佳的NaOH濃度。……