针对全钒液流电池三种失效模式的模拟分析

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kuaileyt
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
电能是当今社会发展和人类生产必须的二次能源。随着时代的跃迁,人们对于电能的需求正不断加大,但是化石能源的大量使用带来了环境污染以及能源逐渐枯竭。所以,太阳能、风能等可再生能源越来越受到各国的重视。然而,可再生能源发电具有不稳定、不连续、不可控的特点,因此必须通过能量转换对电能进行储存和释放。全钒液流电池由于具有安全性高、储能规模大、循环寿命长、环境负荷小、电池材料可循环利用等优势而受到重视,其技术也越来越成熟,有着良好的市场前景。本文综述了全钒液流电池在开发、生产、运行中的失效模式,并明确指出了大部分失效模式的失效原因。然而,全钒液流电池仍存在一些原因不明的失效,如果无法找到失效原因,将会影响电池的稳定运行,并造成大量的成本浪费。本文运用模拟分析的方法,从本质上分析了全钒液流电池的三种原因不明的失效模式,可以得知电池端板材料的形变是导致电堆端板处渗漏电解液的主要原因;电堆内部漏电电流过大是导致离子交换膜非反应区五价钒离子析出硌碎交换膜造成电堆内漏的根本原因;电池内部的浓差极化是导致电池性能降低、电极烧毁的重要原因。在此基础上,通过模拟仿真的计算,针对以上三种失效模式分别提出了改善措施:对于端板处渗液失效,提出调整电堆紧固弹簧力量分布配合增加端板厚度的改善方法。经过实验验证,经过改善后的端板最大形变从改善之前的5.3mm降低到改善后的1.9mm,有效降低了电堆端板处渗液的失效风险,提高了电堆的运行可靠性。对于离子交换膜非反应区五价钒离子析出硌碎交换膜造成电堆内漏失效,提出减小电堆串联节数(保证总节数不变,总功率不变)并配合停机放电的控制策略,以减小电堆的漏电电流,阻止电解液析出的改善方法。模拟结果显示,电极框分支流道中的漏电电流从0.2585A减小到0.0865A,电解液温度从120℃降低到40.2℃,结合实验验证,有效阻止了五价钒离子的析出,降低了电堆内漏失效的风险,提高了电堆的运行可靠性。对于电极烧毁失效,提出新式电极框结构,有效减小了电解液死区范围,提高了电堆运行的可靠性的改善方法。过模拟分析得知,新结构电极框可以有效减小电解液低速区面积,降低浓差极化。最后本文提出了新型短流场结构的电池,可有效降低电池的浓差极化;经过样机验证,在电流密度为110mA/cm~2的恒电密充放电时,电池的能量效率提升3%,电解液利用率提升9%。通过3000循环寿命测试,该结构电池具有性能稳定,可靠性高的特点。
其他文献
牛奶具有极高的营养价值,随着人均牛奶的消费量的大幅度提高,牛奶的品质安全问题也备受关注。食物链和生物富集效应是导致牛奶中存在农药残留的主要原因,且牛奶被农药污染的问题已经引起社会公众高度重视。2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)是世界范围内用量较大且难于生物降解的一种农药,常见于奶牛所需的饲料中,可以通过食物链与生物富集效应存在于牛奶中。食品安全国家标准、欧盟和加拿大卫生部都对牛奶中2,4-D规定了
随着社会经济的不断发展和城市建设规模的不断扩大,无线电技术得到了广泛的应用,但同时针对民航、铁路、公众通信及广播电视的无线电干扰也愈发严重,频谱资源供需矛盾日益突
通过北京市某新城城区中小河道治理工程设计案例,总结分析了若干城市地区河道设计和建设的相对重要影响因素,并提出了优化设计方案和建议。在国内城市发展日新月异背景下,期
永磁同步电机结构简单紧凑,具有功率密度高、效率高以及动态性能优越的特点,能够在很宽的速度范围内进行调速,被广泛应用于工业生活的各个领域。在永磁同步电机的调速系统中,
我国是全世界遭受气象灾害最严重的国家之一,灾害的种类繁多、强度较大、频率很高,因此对气象灾害的预警预报以及影响评估有很高的要求。目前,各级气象部门都非常重视灾害天
<正>《素问.阴阳应象大论》中说:"气穴所发,各有处名。"可见古代医家是十分重视腧穴命名的,《千金翼方》卷二十八第九中也记载:"凡诸孔穴,名不徒设,皆有深意"。腧穴的命名与
<正>马云飞,原名叶宗汉,1910年出生在河北省交河县西关村。1928年,他以优异成绩考入河北省泊镇省立第九师范学校。1931年,学校发起的驱逐残暴蛮横校长的斗争,对他的思想产生
企业文化建设工作越来越受到重视,大家普遍认为文化管理是企业最高层级的管理形式。但在现实中,还存在一些误区,如把企业文化等同于文化活动,又如把企业文化建设等同于喊几句
背景甲状腺结节是临床常见病,而过去的30年中甲状腺癌的发病率增加了2.4倍,各种病理类型的甲状腺癌发病率均逐年增加,是增加速率最快的恶性肿瘤之一。浙江省甲状腺癌发病率已
英国作为世界的经济发展的同时,对教育也是十分的重视。在英国,每年都有来自世界各地的人进行留学访问,成为世界上高等教育发达的国家。本文基于对我国和英国思想政治教育的