Ultraschall-Geschwindigkeitsmessung in einem Liquid Metal Electrode

Adalberto Perez; Douglas H. Kelley

doi:10.3791/52622

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Methodenartikel

Ultraschall-Geschwindigkeitsmessung in einem Liquid Metal Electrode

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DOI:

10.3791/52622

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5. August 2015

Adalberto Perez¹ , Douglas H. Kelley¹

¹Department of Mechanical Engineering, University of Rochester

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Ultraschall-Velocimetrie wird verwendet, um das Mischen durch Flüssigkeitsströmung in Flüssigmetallelektroden zu untersuchen. Der Schwerpunkt dieses Manuskripts liegt auf der Veranschaulichung der Methoden, die zur Durchführung präziser, ortsaufgelöster Ultraschallmessungen unter Begrenzung der Oxidation sowie zur Steuerung und Überwachung der Temperatur, des angelegten Stroms und der zugeführten Heizleistung verwendet werden.

Zusammenfassung

Eine zunehmende Anzahl von elektrochemischen Techniken hängen von Fluidströmung, und oft, daß das Fluid undurchlässig ist. Messen des Durchflusses einer opaken Flüssigkeit ist inhärent schwieriger als Messen der Strömung einer transparenten Flüssigkeit, da optische Verfahren nicht anwendbar. Ultraschall kann verwendet werden, um die Geschwindigkeit einer opaken Flüssigkeit nicht nur an einzelnen Punkten zu messen, sondern in Hunderten oder Tausenden von Punkten entlang der Linien angeordnet sind, mit einer guten Zeitauflösung. Wenn sie auf eine Flüssigmetall-Elektrode angelegt wird, umfaßt Ultraschall-Geschwindigkeitsmessung zusätzliche Herausforderungen: hohe Temperatur, chemische Aktivität und elektrischen Leitfähigkeit. Hier beschreiben wir die experimentelle Vorrichtung und Verfahren, die diese Herausforderungen zu bewältigen und ermöglichen die Messung der Strömung in einem flüssigen Metallelektrode, da es Strom leitet, bei Betriebstemperatur. Die Temperatur wird innerhalb von ± 2 ° C unter Verwendung einer Proportional-Integral-Differential (PID) Steuerung, die Befugnisse einer speziell angefertigten Ofen geregelt. Chemische Aktivität ist der Menschindem Sie Schiff Materialien sorgfältig und umschließt den Versuchsaufbau in einem mit Argon gefüllten Handschuhfach im Alter. Schließlich werden unbeabsichtigte elektrische Pfade sorgfältig vermieden. Ein automatisiertes System protokolliert Steuerungseinstellungen und experimentellen Messungen, mit Hardware-Trigger-Signale von Geräten zu synchronisieren. Diese Vorrichtung und diese Verfahren können die Messungen, die mit anderen Techniken unmöglich herzustellen, und erlauben die Optimierung und Steuerung des elektrochemischen Technologien wie Flüssigmetall-Batterien.

Einleitung

Flüssigmetall-Batterien sind eine vielversprechende Technologie für die Bereitstellung von großen Energiespeicher am weltweiten Stromnetze ^1. Diese Batterien bieten hohe Energiedichte, hohe Leistungsdichte, lange Lebensdauer und niedrige Kosten, wodurch sie ideal für netz Skala Energiespeicher ^3. Einführung in Flüssigmetall-Batterien auf den Energienetz würde Spitzenausgleich zu ermöglichen, verbessern die Netzstabilität und ermöglichen viel mehr weit verbreitete Verwendung von intermittierenden erneuerbaren Quellen wie Sonne, Wind und Gezeitenkraft. Flüssigmetall-Batterien bestehen aus zwei flüssigen Metallelektroden durch einen geschmolzenen S....