全钒氧化还原液流电池流场及其传质模拟研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 田野 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2012 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 严川伟 |
| 关键词 | 钒电池 流场结构 传质 计算机模拟 二次开发 vanadium redox flow battery flow field species transport simulation further development |
| 学位专业 | 腐蚀科学与防护 |
| 中文摘要 | "全钒氧化还原液流电池（All Vanadium Redox Flow Battery）因其循环寿命长、功率容量相对独立、可快速大电流充放电等特点，成为最具潜力的可满足风能、太阳能等新能源发电系统规模储能需求的电池。 论文首先从钒电池流场结构设计和优化入手，利用商业有限元软件建立了钒电池流场结构和钒离子传输的三维模型，依据此模型设计不同的钒液流电池流场结构，研究流场结构对压力、物质浓度传输和电池性能的影响。模拟结果表明，对称的出入口结构可以有效降低压损；非对称结构可提高物质传输的均匀性并进一步提高反应的均一性，在应用于小规模钒电池及电堆时后者不失为一种提高电池性能的有效方法。并且可根据流速来调整进出口的间隔从而改善电解液分配及传质的均匀性。在此基础上提出以反应物（或生成物）浓度体积分数衡量传质均匀性。 基于模拟结果，分别加工了五种不同结构的流场，组装电池并测试其性能。通过观察不同进出口间隔和对称情况对电池性能的影响来判断流场是否适用。实验结果表明非对称的流场结构电池性能优于对称结构，并且容量衰减较慢；间隔为1cm的四进口结构电池传质强于间隔为1.3cm进出口的电池，实验测得其库伦效率达95%，与模拟结果的预测趋势吻合较好。 针对现今的有限元软件指令繁复不易上手等问题，封装模块没有专门针对钒电池的模块，本文探索性的将MATLAB与有限元软件结合，利用MATLAB简洁高效的代码和强大的可视化功能开发用户图形界面（GUI），建立了具有简易图形界面的钒电池计算的独立模块。该独立模块易于上手，可用于迅速计算流场分配、物质传输和支路电流计算等，并可进一步扩展。" |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64531]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 田野. 全钒氧化还原液流电池流场及其传质模拟研究[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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