电解液流动方式对全钒液流电池性能的影响

研究了两种不同电解液流动方式(平流和穿流)对全钒液流电池(VRB)充放电电压和电流、U-I曲线及效率的影响.在20 mA/cm2的充放电电流密度下,采用穿流方式的单体VRB的能量效率较采用平流方式提高4%～10%,电流效率提高10%,电压效率提高5%～8%.     

全钒液流电池三维模拟

通过全钒液流电池三维耦合反应模型的建立,研究了三种不同电池结构设计中电解液流场分布、电压分布、电流分布以及离子浓度分布。结果表明,电解液主管道至电极反应区横向导流槽的设计,有效提高了电池堆中电解液分配的均一性,降低反应浓差极化,提高电池充放电效率。     

全钒液流电池充放电性能研究

利用二维耦合反应理论模型并结合全钒液流电池性能评价实验,重点研究了单电池在不同电解液荷电状态下的充放电性能,实现了对电极反应微观分布特性的定量分析和验证。研究结果表明,电池设计及运行参数对电池充放电性能及效率具有重要影响。综合考虑电极材料导电性、反应区厚度以及充放电电流密度进行反应区设计,是促进电池效率提升的有效途径。     

全钒液流单体电池性能研究

采用草酸还原法制备了电解液,实验室自组装了单体电池,考察了不同电流、电解液流量对单体电池容量、库仑效率、能量效率的影响,并评价了单体电池的自放电和内阻特性。结果表明,随充放电电流密度增大,库仑效率变化不大,电压效率降低导致能量效率降低;固定电流密度,随电解液流量增加,电池能量效率增大,流量在近300 mL/min时能量效率达到63%;电池自放电26 h,电压仍处于平台上;充电态动态阻抗值比静态阻抗值大,放电态动态阻抗值比静态阻抗值大,充电态静态阻抗随SOC的增大而减小,放电态静态阻抗随SOC的减小而增大。     

全钒液流电池脉动进液实验

采用合理的供液方式对提高全钒液流电池系统层面效率至关重要。基于实验室自制的全钒液流单电池及相关设备搭建测试平台,设计并进行了恒流充放电工作模式下的脉动供液实验。测试结果表明:与连续供液方式相比,采用脉动供液能够明显减少泵的能耗(超过80%),且电池能量效率基本保持不变(仅下降5%)。该研究对于提高全钒液流电池系统层面的效率具有重要的参考价值。     

氨基酸类添加剂对全钒液流电池性能的影响

将天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸和组氨酸作为全钒液流电池(VRFB)正极电解液添加剂,对电解液的电化学活性及稳定进行了初步的研究。循环伏安和电化学阻抗谱等测试结果表明,酸性氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸)比碱性氨基酸(赖氨酸、精氨酸、组氨酸)更适合用作添加剂,其中添加3%天冬氨酸的正极电解液表现出了最好的电化学反应动力学行为和良好的热稳定性。由恒电流充放电测试结果可见,正极电解液中加入3%天冬氨酸后电池的能量效率高达81.7%,比未加氨基酸的电池提高了4.4%,并且电池放电容量也显著提高。该结果初步表明天冬氨酸是一种具有良好应用前景的VRFB电解液添加剂。     

全钒液流电池流场模拟与优化

流场结构是影响全钒液流电池性能的关键问题之一.基于CFD技术建立全钒液流电池流场的二维数学模型,通过模拟获得在给定流场结构下电解液在石墨毡电极内的分布规律,优化流场结构提高电解液在石墨毡电极内分布的均匀性.研究结果表明,增加分配口个数和延长入口竖直主流道的长度能够有效提高电解液的分配均匀性;同时考察了分配流道宽度和流量对电解液分配均匀性的影响;所得结论对全钒液流电池流场结构设计具有重要的指导意义.     

全钒液流电池性能及电极材料研究

进行了石墨毡活化前后的性能比较,利用充放电仪器研究了经浓硫酸活化的聚丙烯腈基石墨毡作为电极的全钒液流电池的电化学性能.结果表明:(1)对石墨毡进行浓硫酸活化可增强其化学活性;(2)电池的库仑效率随着充放电电流的增加先增大后减小,最高可达95,01％;(3)电池的能量效率随着充放电电流的增加而减小,最高可达75.20％;(4)电池的交流内阻随电池SOC增加而减小.     

隔膜扩散特性对全钒液流单电池性能的影响

为了研究隔膜扩散特性对全钒氧化还原液流单电池充放电性能的影响,利用设计的渗透池实验测定了VO2 和VO2 在两种离子交换膜中的扩散系数,约为10-9~10-7cm2/s。使用扩散系数较小的离子交换膜组成的钒电池,充放电性能较好,电流效率达到90%。     

全钒液流电池管道内流场模拟分析

全钒液流电池凭借其性能优点在各方面都得到了大量应用,但其在应用过程中的流场特性对其性能存在很大影响.因此提出用Fluent 6.3.26对全钒液流电池管道内流场进行分析,讨论了不同支管管径对支管电解液流量分配的影响,比较了主管入口速度、支管出口速度的理论值和模拟值的差异.结果表明,支管管径对支管电解液流量分配有着明显的影响,速度理论值和模拟值的差异较小,提出模拟方法适合用于全钒液流电池管道内流场的模拟分析.     

抽水蓄能电站竖井式进出水口水力试验研究及数值模拟

竖井式进出水口在抽水蓄能电站上库的应用和研究情况在国内较少。本文结合某抽水蓄能电站上库模型试验任务,利用模型试验及数值计算方法,对某体型进出水口的发电和抽水各种工况下的进出水口流速分布、水头损失、旋涡等水流特征进行了分析研究。从堰型和防涡梁角度进行了体型优化,提出了阶梯防涡梁的优化体型。该研究内容,对于双向水流的流道研究,具有重要的参考价值。     

PEM燃料电池性能损耗的多场耦合仿真分析

燃料电池性能受到诸多因素的影响,涉及到温度、湿度、力和电化学等多种物理场,其性能损耗是多物理场耦合作用的结果,而目前大多数的仿真研究没有全面考虑这些因素,并不能准确反映PEM燃料电池实际工作条件下的性能。基于有限元理论,建立质子交换膜燃料电池性能的多物理场模型,同时考虑装配紧固力对燃料电池的变形影响,模拟了在不同装配紧固力下燃料电池电流密度分布、内部气体压力及水分布情况,分析装配紧固力对燃料电池性能的影响及燃料电池变形后接触电阻的变化,为今后PEM燃料电池多场耦合模型的性能影响参数优化研究提供基础。     

负极热性质对LFP电池热稳定性影响的模拟研究

通过对满电态LFP材料、全放电态碳材料和全放电态LTO材料的热性质分析和拟合,建立了不同负极材料的LFP电池热模拟模型,关于负极材料热性质对LFP电池热稳定性的影响进行了模拟研究,结果表明:在LFP电池中,正极LFP材料和负极碳材料或LTO材料在电解液存在下的放热反应是影响电池热安全性的主要原因;当放热量较小的LTO材料替代碳材料后,LFP电池的热稳定性增加。     

再生燃料电池微重力气液分离器性能仿真分析

针对空间再生燃料电池储能系统的应用需求,开发了可在微重力条件下工作的气液分离装置。在水流量239 L/h,气体流量120 s L/h条件下,采用CFX欧拉两相流模型计算了不同转速对分离器性能的影响。计算结果表明,气体分离率随转速升高而下降,功率消耗呈先下降后上升的趋势,转速约2 980 r/min时功耗最小,计算结果和地面试验数据的吻合较好。     

基于高温超导的远距离直流输电及其性能仿真研究

提出采用一种基于高温超导直流输电的长距离大容量联络线输电方案,并对该方案的实现进行概念性设计,建立相应的模型。在该模型基础上结合CIGRE标准高压直流输电模型参数,对系统的性能进行量化评估。采用高温超导技术可以在较低运行成本的情况下大大降低长距离输电带来的损耗,但是输电线路电阻的下降造成输电系统对整个电力系统的阻尼不足。为此,根据简化的模型讨论输电系统电阻对系统阻尼的影响,并采用Matlab/Simulink!对输电性能进行仿真研究,为超导直流输电系统控制系统的设计提供初步的依据。     

电机通道对转子式压缩机性能影响的仿真和试验研究

电机通道作为转子式压缩机排气通道的一部分,对电机效率、出油率和压缩机性能均有较大影响.采用CFD仿真和试验相结合的方法,对电机通道的通流面积和通道形式对压缩机性能的影响进行了系统研究.研究结果表明:电机通道通流面积不同时,电机下部压力脉动曲线的相位、幅值及波的个数均不同,压缩机性能不随电机通道通流面积的增大而增大;电机...     

天津电网大容量冲击负荷对邻近发电机组影响的仿真研究

随着大容量冲击负荷的不断增加及分布越发广泛,冲击负荷对邻近电厂正常运行所造成的不利影响成为钢铁企业和电力行业共同关注的问题.以天津电网作为研究对象,采用基于实测数据的冲击负荷模型,在EMTP中仿真分析冲击负荷在不同投入方式下对邻近发电机组的影响.同时,通过对系统开机方式、系统短路容量及负荷接入点电气距离三个影响因素的计算分析,探讨了冲击负荷对机组的影响与电网结构的关系,从而给电网结构规划和机组安全运行提供了指导.     

利用仿真技术研究色散对光纤通信的影响

本文主要研究光纤色散对高速光纤传输系统造成的影响.首先对光纤传输系统中各部件尤其是光纤的色散进行了仿真建模分析,在此基础上,提出了一种针对色散研究的高速光纤传输系统仿真模型,利用该模型详细研究讨论了在多种情况下色散对高速光纤通信的影响.仿真结果与理论分析的一致性证明,该仿真模型是有效的.     

计及大规模全钒液流电池储能系统外特性建模与仿真

研究了全钒液流电池(VFB)储能系统外部运行特性,基于VFB电化学性质开展了储能系统(ESS)建模仿真工作。系统地分析储能系统实际运行数据并评估其过载运行对调度控制的影响,对荷电状态(SOC)、电动势以及等效电阻等关键参数进行拟合并得到函数关系。在此基础上,以戴维南等效电路作为仿真模型主电路,控制模块计算状态参量的变化值,并以受控源和受控电阻的方式将状态参量变化实时反馈到主电路,同时将储能系统过载运行的运行特点嵌入到所建模型中。最后,通过Matlab/Simulink搭建所提模型并仿真运行。仿真运行结果与实测数据对比表明该模型可有效描述储能系统运行外特性,具有较高的工程应用价值。     

锂离子电池放电过程的模拟研究

通过对锂离子电池放电过程的模拟计算,研究了放电电流密度对电池容量,过电势,浓度分布以及电池温度的影响。结果表明:放电电流密度的增大使电池放电容量降低,引起电池内部过电压,浓度,液体电势等分布梯度的增大,因而引起放电热效应的增加,电池温度升高。