液流电池理论与技术——全钒液流电池的数值模拟分析

作者：廖斯达; 宋士强; 张剑波; 王保国

来源：储能科学与技术, 2014, 3(04): 395-405.

• 全钒液流电池
• 数值模拟
• 多孔介质
• 电极结构
• 压缩比

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Lt从1.5 mm增至3.5 mm,端电压仅降低3 mV;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;σeff s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σeff s条件下不同的二维分布特点;i从100 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、σeff s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。

• 单位
  汽车安全与节能国家重点实验室; 清华大学; 化学工程联合国家重点实验室