液流电池理论与技术——全钒液流电池的数值模拟分析

摘要：

以全钒液流电池为研究对象,利用电池内部传递与反应相耦合的机理模型,模拟电池二维、等温、稳态条件下,电池充电过程电极参数对电池内部极化的影响规律,包括碳毡电极的几何结构参数(厚度Lt和压缩比CR)、电学特性参数(比表面积a和电导率σs)和操作参数(充电电流密度i)的影响.数值模拟结果给出Li从1.5 mm增至3.5mm,端电压仅降低3mV; CR从0.1增至0.5,端电压降低16 mV;a从3.5×104 m2/m3增至3.5×106 m2/m3,端电压降低30 mV; σesff从18.9 S/m增至164.4 S/m,端电压降低87 mV,并给出多孔电极内部过电势在不同σesff条件下不同的二维分布特点;i从1 00 mA/cm2增至150 mA/cm2,端电压增大57 mV,若同比增大比表面积a,则端电压只增大46 mV.将数值模拟与宏观实验相对比,取得良好的一致性,表明了数值模拟与分析的可靠性.通过增大CR、a、σesff可以明显提高电池性能,为进一步提高电极材料的性能、设计电极结构参数、选择操作参数提供了重要依据.

关键词：全钒液流电池、数值模拟、多孔介质、电极结构、压缩比

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分类号：TQ152

资助基金：国家自然科学基金21276134;国家863项目2012AA051203

在线出版日期：2014-07-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：395-405