Study of the Magnetohydrodynamic Instability and a New Suppression Method in Liquid Metal Batteries

磁流体驱动 母线 不稳定性 电池(电) 机械 储能 磁流体力学 电流(流体) 液态金属 转换器 磁场 材料科学 过程(计算) 电气工程 电压 还原(数学) 计算机科学 机械工程 物理 领域(数学) 控制理论(社会学) 核工程 凝聚态物理
作者
J. H. Song,Xiaozhong Zuo,En-Qi Zhu,Qiguang Li,Baozhi Chen,Ben‐Wen Li
出处
期刊:Magnetochemistry [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:11 (10): 84-84
标识
DOI:10.3390/magnetochemistry11100084
摘要

As a strong candidate for energy storage applications, Liquid Metal Batteries (LMBs) have the advantages of higher current density, longer cycle life, and simpler manufacturing of large-scale storage systems. Owing to the all-liquid construction, various kinds of Magnetohydrodynamic instabilities (MHDIs) are present in LMBs. In this paper, an in-depth study of the evolution process of MHDIs within LMBs has been conducted. By analyzing the characteristic velocity, the growth rate of instabilities γ has been defined so that the critical Hartmann number at which the instability occurs can be ascertained. A new critical parameter, mixed Reynolds number Remix, has been introduced to determine the duration of stable battery operation across varying charging/discharging currents, including those that may surpass the prescribed safe limits. Finally, a method for mitigating magnetohydrodynamic instability in LMBs through the configuration of busbar current is proposed, which can be seamlessly integrated with parallel battery packs. A comparative analysis of LMBs operation with/without bus current configuration reveals that when bus current is appropriately configured, the magnetic field strength within the battery undergoes a notable reduction of 40%, leading to a significant suppression of instability. The conclusions offer theoretical underpinnings for the application of LMBs in large-scale grid-level energy storage systems.
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