A three-dimensiorn non-isothermal model for VRB

利用仿真软件进行了建模计算,采用Darcy定律分析流场,对全钒氧化还原液流电池(钒电池)的流场特性、流场内钒离子的浓度分布以及恒流充放电时电池的温度变化进行了模拟研究,结果表明:电池进液口的位置及进液速度对流场的压力及其分布均匀性有较大影响,钒离子会在膜两侧发生富集,其浓度分布与电解液的流量直接相关.电池负极温升明显大于正极,在理想情况下,持续运行10个循环后温度会上升2K左右.     

钒电池电解液浓度与稳定性研究

分别考察了硫酸浓度为4.3 mol/L,钒离子浓度分别为1.5、1.6、1.7 mol/L的钒电解液,和钒浓度为1.6 mol/L,硫酸浓度分别为4.1、4.3、4.5 mol/L的钒电解液,在高低温下的稳定性、电化学性能、在隔膜中的钒离子渗透率等。通过考察得知,电解液钒离子浓度为1.6 mol/L,硫酸浓度为4.3 mol/L的电解液综合性能最佳。     

全钒氧化还原液流电池的流场工程设计

采用流体动力学理论计算方法,研究了全钒氧化还原液流电池流场的工程设计和优化。结果表明,对于并行蛇形流场,当液流电池流道深度小于1．5mm时,减小深度可以大幅增加电解液流动过程中的压降,提高在多孔电极材料中的渗透率。为保证流道中电解液为层流流动,流道宽度和流道深度之和需大于某恒定值。并行直通流场中,液流流道深度超过1mm后,电解液在流动时几乎不发生向多孔电极材料的渗透,同时并行主流道宽度对于电解液的渗透率影响不明显。电解液流动过程中,并行蛇形流场的压降要比并行直通流场的压降高1—2个数量级。     

钒液流电池用离子交换膜的研究进展

钒液流电池（VRB）是一种新型高效储能电池。离子交换膜是VRB的关键部件之一。综述了最近4年来VRB用离子交换膜在商业化膜改性及新型膜的研发等方面的技术进展。指出了VRB膜未来可能的发展方向及需重点关注的基础研究课题。     

钒电池电解液的电位滴定分析

介绍了全钒氧化还原液流电池(以下简称钒电池)电解液中钒价态的电位滴定分析方法。该法适用于钒电池电解液中V(Ⅱ)、V(Ⅲ)、V(Ⅳ)、V(Ⅴ)及总钒的测定。结果表明,所测各价态钒及总钒的相对标准偏差(N=6)均不超过2.09%,可满足钒电池电解液中钒价态的分析需要。     

2.5kW全钒液流电池的建模与仿真

介绍了全钒液流电池(VRB)的化学反应原理以及组成部分,分析并确定影响钒电池充放电的主要因素,建立了2.5kW钒电池的电化学模型和机械模型。利用Matlab仿真,在恒流充放电的条件下,得到钒电池运行过程中的电堆电压和电池功率曲线,研究了电池充放电过程中的流量参数优化。该模型较好地反映了钒电池的充放电特性,可为钒电池的操作运行以及能量优化提供工程指导。     

提高钒电池电解液的稳定性

为获得高比能量的钒电池电解液 ,在钒硫酸溶液中分别添加 2 %甘油和 2 %硫酸钠 ,提高了溶液中钒离子的溶解度和稳定性。利用循环伏安法测量含添加剂的钒硫酸溶液 ,得出溶液中少量的甘油和硫酸钠不会对钒氧化还原反应的可逆性产生不利的影响。用含甘油的钒硫酸溶液作为电池电解液组装钒电池 ,测量了电池的充放电性能 ,表明含 2 %甘油的钒硫酸溶液单位体积的电容量较大。     

钒电池失效电解液制备五氧化二钒

以钒电池失效电解液为原料,高锰酸钾为氧化剂,通过酸性铵盐沉钒,再经过锻烧,制备五氧化二钒,对实验过程中的沉淀物质进行X射线衍射分析。结果表明:在p H值为10.10以上可以除去溶液中的锰离子,加入铵盐沉钒时可以得到多钒酸铵,多钒酸铵加热分解后的物质是五氧化二钒。     

PEMFC流场结构对电池性能的影响

在PEMFC中,阴极的流场对电池性能有着重大的影响。好的阴极流场能更有效的排出电池内部生成水并大大提高电池的输出功率。在原有流场的基础上设计出具有不同特点的新型流场,再利用H2-空气PEMFC单电池进行实验比较各种流场的性能,同时对直通道和蛇型流场分别在雷诺数Re和进出口压差进行分析。比较压差与电池排水的关系,得出较高压差具有较好的电池性能。     

钒电池充放电过程离子变化规律研究

采用电位滴定法测定了钒离子浓度,并与钒化学分析方法(GB)测定结果进行了对比.在此基础上.研究了钒电池在一定充电深度下充放电过程中正负极不同价态钒离子浓度变化规律.结果表明.在钒电池多次循环过程终态时.无论是充电状态.还是放电状态.正负极电解质中钒离子浓度变化规律一致.即正极V5 离子浓度随电池循环次数的增加而升高;负极V2 离子浓度随电池循环次数的增加而降低.并且这种失衡现象严重影响着电池的寿命和效率.因此,若想延长电池循环寿命.保证电池设计容量和效率,如何有效控制正负极电解质中V2 与V2 离子实际浓度与理论值相匹配是电池运行中的关键问题.     

全钒液流电池等效电路模型的分类和比较

随着风力发电、光伏发电等可再生能源的规模利用,规模化储能技术研究也越来越深入。作为规模化储能电池,全钒液流电池(VRB)以其功率容量相互独立、环境友好、效率高等优势具有广阔的应用前景。VRB等效电路模型是开展电池系统设计、放大、控制和优化的基础。根据VRB等效电路模型的复杂程度,介绍了VRB的四种等效电路模型,对比分析了其优缺点;综合考虑仿真目的与实验条件,提出了一种改进的RC等效电路模型。     

电流密度和温度对VRB性能的影响

利用千瓦级全钒液流电池(VRB)模块,考察了电流密度和温度等因素对VRB输出性能的影响.在1.000～1.550 V的单体电池工作电压区间内,充电电流密度对容量的影响比放电电流密度大.随着温度从25℃降低至-5℃,VRB的极化从20 mV/20 mA·cm~2增加到40 mV/20 mA·cm~2;以80 mA/cm~2和40 mA/cm~2循环时,能量效率降低率分别约为0.32%/℃和0.06%/℃.     

基于钒电池储能系统的风电场并网功率控制

随着风力发电并网容量的增加,风电场功率波动对电网的影响越来越大.为提高风电场并网运行的稳定性,在其出口处增加新型环保钒氧化还原液流电池(VRB)储能系统,以有效调节并网功率.根据VRB的等效数学模型,分析了VRB荷电状态与端电压之间的变化特点,采用一级双向DC/AC变换器作为VRB储能系统的功率调节器,设计了相应的充放电控制与能量管理策略,并对具有VRB储能单元的风电场并网系统进行了建模和仿真.仿真结果表明,在风速波动的情况下,采用VRB储能系统能够快速、有效地平滑风电场输出的有功功率波动,并可为电网提供一定的无功支持,有效地改善了风电场的并网运行性能.     

流道结构与电解液流动状态对VRB性能的影响

设计了两种不同的流道结构,考察了在平流和穿流情况下,电解液流动状态对全钒液流电池(VRB)性能的影响。改变电解液的循环流量,考察了活性物质的供应量和流动状态对充放电电压的影响。穿流结构的流道可增加电极的有效面积,改善电解液流动的均匀性,提高能量效率1.5%~5.0%。电解液流动状态对能量效率的影响约在1.5%以内,弱于流动方式和流道结构的影响。     

VRB用季铵化聚醚砜阴离子交换膜

对聚醚砜(PES)进行氯甲基化、季铵化改性,制备了季铵化PES(QAPES)阴离子交换膜,考察了不同离子交换容量(IEC)膜的含水率、面电阻(R)、化学稳定性及单体全钒氧化还原液流电池(VRB)的性能。IEC为1.47 mmol/g的QAPES膜的R为0.66Ω.cm2,在1.5 mol/L VO2+溶液中浸泡30 d,质量损失为4.5%,单体VRB的能量效率可达84.4%。     

VRB电解液的高锰酸钾电位滴定分析

分析钒离子的状态及浓度,可检测全钒氧化还原液流电池(VRB)的荷电状态、容量和充放电效率.采用KMnO4(NH4)2Fe(SO4)2体系为滴定剂的电位滴定法来分析钒电解液,可测定电解液中V(Ⅱ)、V(Ⅲ)、V(Ⅳ)和V(Ⅴ)的单一价态、混合价态离子浓度及电解液的总钒浓度.结果表明:测得的各价态钒及总钒的相对标准偏差(N...     

用高纯V_2O_5制备钒电池电解液的工艺研究

以高纯V2O5为原料,用SO2还原法制备VOSO4、锌-氨法制备V2(SO4)3,分别作为钒电池正、负极电解液的活性物质。对电解液的制备工艺进行了研究,同时对SO2还原V2O5的反应机理进行了研究,计算了制备VOSO4的反应焓变和吉布斯自由能变化,并对制备的电解液进行了电化学性能测试。结果表明:该法生产工艺简单,生产效率高,电解液浓度可任意调配;在电流密度为5.0 m A/cm2时,电池的电流效率、电压效率、能量效率分别为94.5%、91.2%和90.1%,满足钒电池电解液的性能要求。