發(fā)布時間：2020-05-05 05:40

【摘要】：目的探索全釩氧化還原液流電池中電流密度、電解液濃度、電解液流量大小等操作參數(shù)對釩電池性能、能量效率的影響.方法將Nafion117膜、石墨氈和帶流場的集流板組裝成全釩液流電池,采用日本菊水電子工業(yè)株式會社制造的液流電池測試平臺,測試了全釩液流電池充放電特性、庫倫效率、電壓效率和能量效率,分析了充放電電流和電解液濃度對全釩液流電池充放電特性、庫倫效率、電壓效率和能量效率的影響.結(jié)果研究發(fā)現(xiàn):增大充放電電流密度和電解液濃度,可以縮短全釩液流電池充放電時間;增大充放電電流密度,可提高電池的庫倫效率,而降低電池的電壓效率和能量效率;增大電解液濃度,電池的庫倫效率、電壓效率和能量效率都降低.結(jié)論增大電流密度,可以降低電池的自放電和減少電池的副反應(yīng)的發(fā)生,從而減少電池的充放電時間,電池的庫倫效率增加;增大電流密度,歐姆極化產(chǎn)生的電壓損失增加,電池的能量效率和電壓效率降低;增大電解液濃度,單位體積內(nèi)參加電化學(xué)反應(yīng)的活化分子數(shù)增加,在電解液體積一定的情況下,電池的充放電時間縮短,庫倫效率、電壓效率和能量效率增加;增大電解液流量,電池的傳質(zhì)電壓損失減少,濃差極化產(chǎn)生的過電位減少,電池性能越好.研究結(jié)果對優(yōu)化全釩液流電池的操作參數(shù)、推動其運用具有重要意義.
【圖文】：

?．筆者采用液流電池試驗測試平臺，測試了全釩液流電池的充放電特性，分析了電流密度、電解液濃度和反應(yīng)物流量對電池充放電特性、庫倫效率、電壓效率和能量效率的影響．分析發(fā)現(xiàn)電解液濃度主要通過影響電解質(zhì)中活性物質(zhì)的數(shù)量和各價態(tài)的釩離子的黏度來影響電池的性能．為全釩液流電池操作參數(shù)的優(yōu)化和電池的推廣應(yīng)用提供重要參考．1全釩液流電池及試驗全釩液流電池正負(fù)極之間用質(zhì)子交換膜分隔成相互獨立的兩室，正極活性電對為VO2+/VO+2，負(fù)極活性電對為V3+/V2+．全釩液流單電池的結(jié)構(gòu)如圖1所示．圖1全釩液流單電池示意圖Fig.1Aschematicofthevanadiumflowsinglebattery充放電過程中電解液通過蠕動泵進入電極區(qū)域，，電解液由一側(cè)進入電極和石墨電極板的公共區(qū)域，從電極的另一側(cè)流回儲液罐，整個充放電過程電解液一直處于流動狀態(tài)，正極和負(fù)極的電解液流動過程相似．充放電過程電化學(xué)反應(yīng)主要在電極和質(zhì)子交換膜的界面發(fā)生，電化學(xué)反應(yīng)為［9］正極:VO2++H2O充電^Q^/^/^/^P放電VO+2+2H++e－負(fù)極:V3++e－充電^Q^/^/^/^P放電V2+總反應(yīng):VO2++V3++H2O充電^Q^P放電VO+2+2H++V2+試驗測試系統(tǒng)裝置包括PWX1500L型寬量程可變開關(guān)充電電源、電子負(fù)載PLZ664WA、電池監(jiān)控系統(tǒng)KFM2150System、183μm厚的Nafion117質(zhì)子交換膜、5mm厚的石墨氈、13mm厚的石墨流場板板、蠕動泵、電解液、單電池等．全釩氧化還原液流電池的測試系統(tǒng)如圖2所示．圖2全釩液流電池測試系統(tǒng)Fig.2Vanadiumflowbatterytestsystem充電時閉合開關(guān)SW1，放電時閉合開關(guān)SW2．將石墨流場板、石墨氈、質(zhì)子交換膜、夾具做成單電池，分別通入三種濃度的電解液:

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本文編號：2649631