氧化还原液流电池是一种用于电化学能量存储的新兴技术，可以帮助增强可再生能源产生的电能的使用。这些电源本质上是不规则的供应，通常与电网需求不符。原则上，氧化还原液流电池可设计为具有与其额定功率无关的储能容量。然而，实际上，氧化还原活性分子被容易地运输到电极表面在确定其效率，产生或充电的功率以及在某些情况下它们的寿命方面起着重要的作用。
在一篇新论文中，助理教授凯尔·史密斯(Kyle Smith)用新理论应对了这些挑战，以预测流体流动如何影响液流电池中的分子在多孔电极表面反应的能力。为纪念伊利诺伊州的理查德·阿尔克雷(Richard C. Alkire)，查尔斯·J(Charles J.)和多萝西·G(Dorothy G)，在《电化学学会杂志》的重点期刊上发表了“模拟伪稳态极限中的孔尺度对流和氧化还原反应的瞬态效应模型” 化学和生物分子工程系名誉主席，前研究副校长，前研究生院院长。Alkire以其在金属沉积和从原子尺度到加工尺度的多尺度模拟方面的专业知识而享誉全球。
史密斯和他的博士 学生在研究中得出理论认为，微观尺度的反应速率与电极材料的微观结构有关。他的模型结果使他能够预测在所谓的瞬态条件下分子的运输过程，瞬态条件是电池电解质中氧化还原活性分子的浓度随时间变化。
“我们证明了这些条件与氧化还原液流电池的运行特别相关，这些电池经历了动态充电和放电过程，在这种过程中电解质的成分会随时间而变化。这与早期的研究相反，后者以前主要从稳态的角度考虑了这种影响史密斯说。“我们引入的理论能够根据电解质在其中充放电的电极内的微观孔结构来预测传质系数。具有这样的能力使我们能够设计应如何设计这种结构，换句话说，如何对其进行设计”。
Smith的发现影响了许多重要的工程应用，在这些应用中，孔尺度的传输很重要，包括水的净化和脱盐，工业和车辆尾气的催化净化，反应性矿物质的传输以及活细胞的生物降解。
这项工作与Alkire通过多尺度仿真改善工程设计的职业研究紧密相关。“本专刊的总体目标是解决新工程方法的需求，这是由于在分子规模上的显着发现以及海量数据档案的快速增长所推动的。重点是开发用于链接行为的新设计方法。使用宏观上的传统电化学工程设计程序对分子规模进行分析。目的是将分子规模的质量控制嵌入到精心设计的产品和过程中。”
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