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(yàn)　出處：《沈陽(yáng)建筑大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：全釩液流電池(Vanadium redox flow battery,簡(jiǎn)稱(chēng)VRB)是一種新型、環(huán)保、高效的儲(chǔ)能電池,可以通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)中不同價(jià)態(tài)釩離子之間的相互轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)循環(huán)充放電。它具有壽命長(zhǎng)、效率高、響應(yīng)速度快、成本低以及可瞬時(shí)充放電等突出優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等領(lǐng)域中的儲(chǔ)能。本文通過(guò)性能測(cè)試試驗(yàn)和宏觀模擬兩種研究手段研究了不同運(yùn)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(yùn)行性能,提高其能量效率,降低成本。本論文使用電化學(xué)工作站和寬量程可變開(kāi)關(guān)電源,自行設(shè)計(jì)組裝了全釩液流電池單體,搭建了儲(chǔ)能電池充放電特性測(cè)試系統(tǒng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:充電達(dá)到相同的狀態(tài)后,在放電過(guò)程中,流速越大,放電持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng),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(shì);相對(duì)于較小的電流密度,在大電流密度下流速的改變對(duì)交流阻抗的影響更為明顯。同時(shí)本論文還建立了全釩液流電池三維傳質(zhì)模型,對(duì)全釩液流電池運(yùn)行過(guò)程中V2+、V3+、VO2+、VO2+的傳質(zhì)傳遞進(jìn)行模擬仿真計(jì)算,通過(guò)分析結(jié)果并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,得到了電池穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中四種離子在電極擴(kuò)散層內(nèi)的分布狀態(tài),并通過(guò)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(yùn)行參數(shù)對(duì)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(chǎng)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?jǐn)?shù),但對(duì)電化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)速率,還可以同時(shí)影響入口處的離子分布情況。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM912

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本文編號(hào)：1325562