發(fā)布時間：2017-12-23 21:32

  本文關(guān)鍵詞：全釩液流電池的宏觀傳質(zhì)模擬及電池性能試驗　出處：《沈陽建筑大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：全釩液流電池(Vanadium redox flow battery,簡稱VRB)是一種新型、環(huán)保、高效的儲能電池,可以通過電化學反應中不同價態(tài)釩離子之間的相互轉(zhuǎn)化,實現(xiàn)循環(huán)充放電。它具有壽命長、效率高、響應速度快、成本低以及可瞬時充放電等突出優(yōu)點廣泛應用于太陽能、風能、水能等領域中的儲能。本文通過性能測試試驗和宏觀模擬兩種研究手段研究了不同運行參數(shù)下全釩液流電池的性能,以及電池內(nèi)部組分的分布情況。目的是優(yōu)化電池的運行性能,提高其能量效率,降低成本。本論文使用電化學工作站和寬量程可變開關(guān)電源,自行設計組裝了全釩液流電池單體,搭建了儲能電池充放電特性測試系統(tǒng)。通過實驗室測試實驗分析了不同的電解液流速和充放電電流密度下全釩液流電池單體的j—V曲線和交流阻抗特性。實驗結(jié)果表明:充電達到相同的狀態(tài)后,在放電過程中,流速越大,放電持續(xù)時間越長,能量效率越高,輸出的功率越大;而且隨著流速和充放電電流密度的增大,全釩液流電池的交流阻抗有變小的趨勢;相對于較小的電流密度,在大電流密度下流速的改變對交流阻抗的影響更為明顯。同時本論文還建立了全釩液流電池三維傳質(zhì)模型,對全釩液流電池運行過程中V2+、V3+、VO2+、VO2+的傳質(zhì)傳遞進行模擬仿真計算,通過分析結(jié)果并進行數(shù)據(jù)處理,得到了電池穩(wěn)態(tài)運行中四種離子在電極擴散層內(nèi)的分布狀態(tài),并通過控制不同的電解液流速和電解液濃度,采用控制變量法分析了不同運行參數(shù)對全釩液流電池傳質(zhì)分布規(guī)律的影響。模擬結(jié)果表明:VO2+和V2+的質(zhì)量分布沿流道方向逐漸降低,VO2+和V3+逐漸增加。四種離子在流場中整體呈現(xiàn)出“兩端高,中間低”的分布情況。提高電解液的流速,可以增加入口處的離子質(zhì)量分數(shù),但對電化學反應速率的影響不大。而提高電解液的濃度,不僅可以提高電池內(nèi)的電化學反應速率,還可以同時影響入口處的離子分布情況。
【學位授予單位】：沈陽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM912

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本文編號：1325562