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。     

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.     

泵损对全钒液流电池性能和效率的影响分析

建立了一个包括泵功率损耗的全钒液流电池系统模型,通过对全钒液流电池在不同管径和流速下的电池效率进行分析,得出全钒液流电池泵损的规律。运用仿真软件Fluent模拟仿真半电池在不同流速下的电解液分布。仿真结果表明,液压回路结构和电解液流速是造成泵损的主要因素,在该电池配置下电解液流量为86 cm3/s的时候可以获得最大电池效率,因此,优化钒电池结构和控制电解液流速,对于提高全钒电池储能系统的效率和改善电池稳定性至关重要。     

基于能效优化的液流电池储能监控系统研制

为了提高全钒液流电池储能系统能量转化效率,结合钒电池各种电量和非电量数据采集和分析,通过控制策略优化和软硬件设计,研制了全钒液流电池储能监控系统,实现对全钒液流电池电解液流量在0～100 kW功率下的优化控制,通过降低泵耗和电堆极化,减少了系统的能耗,充电时可达到14.22 kWh,放电时可达到7.69kWh.100 kW级的全钒液流电池储能系统充放电试验结果表明,该监控方式可有效提升系统整体效率,充电时可达到7.70％,放电时可达到6.68％所提出的电解液流量控制方式可为液流电池储能系统能效优化提供借鉴.     

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。     

全钒液流电池电解液的制备和性能优化研究进展

全钒液流电池是一种新型的适用于大规模储能的电池,钒电解液是全钒液流电池的重要组成部分,电解液的制备及性能优化是全钒液流电池的一个研究热点。介绍了全钒液流电池电解液的制备和性能优化的研究进展,并展望了全钒液流电池电解液研究的发展方向。     

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。     

温度和浓度对钒电池电解液性能影响研究进展

全钒液流电池作为智能电网建设中的重要支撑环节,广泛应用于电网发电、输电、变电、配电、用电各个环节。电解液作为全钒液流电池的活性物质,决定了全钒液流电池的储存能量。电解液作为全钒液流电池的重要组成部分,其性能直接影响全钒液流电池的效率。从提高全钒液流电池电解液性能的角度出发,针对影响电解液性能的温度和浓度两个重要因素,介绍了其影响电解液性能的原理,总结了国内外近年来的相关研究。     

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.     

三维非恒温的钒电池流场模型

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2 K左右。     

全钒氧化还原液流电池电解液的研究进展

全钒氧化还原液流电池(全钒液流电池)适用于大规模和分布式新能源接入、智能电网等领域。电解液的成本对全钒液流电池的推广与应用有重要影响。从降低成本和提高稳定性两个角度，综述近年来全钒液流电池电解液的研究进展。降低成本方面，当前工业化制备电解液主要是联合使用化学还原法和电解法，下一步主要是萃取法；从提高稳定性角度出发，介绍添加剂提高正极电解液和负极电解液温度稳定性，以及采用不同支持电解质在提高电解液浓度稳定性方面的研究进展；最后，从工业化生产角度，对全钒液流电池电解液的研究进行分析和总结。     

进出液方式对全钒液流电池性能影响模拟研究

基于有限元技术建立了全钒液流电池的三维数学模型,模型验证表明,模型计算结果与实验结果较吻合;通过该模型,研究了不同进出液方式下电解液的流速、电解液中钒离子浓度的分布规律,考察了流量、SOC对不同进出液方式下电池端电压的影响,结果表明,存在一个流量的临界值,当流量小于此临界值时,端电压受流量影响较大,当流量大于此临界值时,端电压趋于稳定,受流量影响较小;与对角进出液方式相比,平行进出液方式中电解液流速分布更均匀、浓度梯度及过电势更小,能获得更好的电化学性能。     

VRFB用流场板结构的优化设计及其应用研究

全钒氧化还原液流电池(VRFB)内部的电解液流场结构的合理设计有利于提高VRFB电解液分布的均匀性,降低电池极化,从而提高电池性能。针对目前VRFB存在的低放电功率和电池效率不高的问题,设计了树形、渔网形和梯形3种新型VRFB流场板,通过研究不同流场板结构对VRFB功率、充放电性能、电池效率、电池阻抗及电池循环稳定性的影响,确定最优流场板结构以提升电池性能。研究结果表明,树形流场板、渔网形流场板和梯形流场板均能有效提升VRFB的电池性能。安装梯形流场板的VRFB具有最佳的电池性能,其电流效率提高至96.56%,电压效率提高至80.61%,能量效率提高至77.91%,放电容量相比于装配传统流场板的电池提高了34.56%,最高输出功率密度高达0.356 W/cm~2。     

全钒液流电池正极电解液的研究进展

全钒氧化还原液流电池的研究已有20多年的历史,但其发展受到诸多因素的制约。正极电解液是全钒氧化还原液流电池的关键材料,也是制约其实用化进程的重要影响因素之一。从制备、优化(包括添加剂的选择)以及钒离子在正极电解液中的存在形式等3个方面综述了全钒氧化还原液流电池正极电解液在国内外的研究进展。最后就正极电解液存在的一些其它问题做了分析,并探讨了全钒氧化还原液流电池正极电解液进一步研究的方向。     

全钒液流电池电解液研究进展

全钒液流电池主要由电堆、电解液及管路系统三个部分组成。电解液作为电能存储场所,其浓度和体积决定了电池容量的大小,电解液的稳定性和温度适应性也决定了电池的使用寿命和使用范围。主要从全钒液流电池电解液的制备、分析方法和性能优化及稳定性等方面对钒电解液的研究进展进行了概括和总结,并针对电解液现存的一些问题提出了思考,展望了电解液研究的发展方向。     

储能钒液流电池研发热点及前景

介绍了全钒离子氧化还原液流电池(钒液流电池,VRB)的特点,它的关键材料,如电解液、集流体、电极材料以及隔膜等的研究现状和制约难点.对钒液流电池作为储能系统的发展作了分析;就钒液流电池的发展趋势进行了展望.     

全钒液流电池关键材料的研究进展

全钒液流电池相对传统蓄电池有很多优点。综述了全钒液流电池的关键材料的研究进展,其重点包括电极材料、电解液和隔膜。     

电解液循环式铝空气电池进液结构设计

为使铝在电解液中充分稳定的放电,使电池热量较好散失,通过Solidworks、Fluent软件建模和仿真分析,设计了电解液循环式电池单体的进液结构,并由仿真实验验证了该进液结构的供液效果。结果表明该结构提高了较大型电池单体内部流场的均匀性,消除了局部涡流现象,可以满足电解液在电池内部整体流动的要求。     

液流电池SOC测定用指示电极的电位稳定性

全钒液流电池电解液荷电状态的测定是液流电池运行控制和电解液维护管理的一项重要内容。在电极电位法或电位差法测定全钒液流电池荷电状态的技术中,电解液荷电状态的测定是通过测定指示电极的电极电位来测定的。由于指示电极的电极电位在电解质溶液中达不到稳定,电极电位值随着时间发生漂移,给电极电位的测量带来误差,也因此对荷电状态测定造成显著的误差。通过实验测定了各种指示电极在正极钒电解液中的电位稳定性,结果表明玻碳电极在正极钒电解液中的电位稳定,适宜作为正极电解液荷电状态测定用的指示电极。