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《全釩液流電池電極傳質(zhì)分析及其性能試驗(yàn)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、分類(lèi)號(hào)：學(xué)校代碼：10153UDC：密級(jí)：公開(kāi)碩士學(xué)位論文全釩液流電池電極傳質(zhì)分析及其性能試驗(yàn)作者姓名：喻明富入學(xué)年份：2013年9月指導(dǎo)教師：孫紅教授學(xué)科領(lǐng)域：機(jī)械工程（專(zhuān)業(yè)學(xué)位）申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士所在單位：機(jī)械工程學(xué)院論文提交日期：2015年11月論文答辯日期：2015年12月學(xué)位授予日期：2016年1月答辯委員會(huì)主席：趙進(jìn)答辯委員會(huì)組成：趙進(jìn)張珂萬(wàn)曄陳士忠安東論文評(píng)閱人：碩士研究生學(xué)位論文摘要I摘要全釩液流電池（All-VanadiumRedoxFlowBattery，簡(jiǎn)稱(chēng)VRB）是一種新型、
2、大規(guī)模儲(chǔ)能電池，具有壽命長(zhǎng)、效率高、容量大等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、UPS系統(tǒng)、遠(yuǎn)程供電、海島供電等領(lǐng)域。目前為止，全釩液流電池因能量密度低、對(duì)環(huán)境溫度要求高等限制而沒(méi)有得到廣泛運(yùn)用。改善極化現(xiàn)象和電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程是提高電池能量密度的有效方法；改善傳質(zhì)過(guò)程可以有效地控制工作過(guò)程中電池溫度的升高。本文在前人研究的基礎(chǔ)上通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究全釩液流電池充電特性、放電特性和電極內(nèi)傳質(zhì)規(guī)律。本文閱讀了大量有關(guān)液流電池的文獻(xiàn)，總結(jié)歸納了液流電池發(fā)展歷史和整體研究現(xiàn)狀，概述了全釩液流電池的結(jié)構(gòu)及
3、其作用，重點(diǎn)闡述了全釩液流電池在電極上的反應(yīng)原理、各部件的研究進(jìn)程、傳熱傳質(zhì)的研究現(xiàn)狀等。論文介紹了全釩液流電池在研究過(guò)程中使用的電化學(xué)熱力學(xué)和電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)等基礎(chǔ)理論。搭建了全釩液流電池測(cè)試平臺(tái)，它包括充電器、管路系統(tǒng)、電子負(fù)載、電解液儲(chǔ)液罐、微流量泵、電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。加工制造了全釩液流電池，包括流場(chǎng)板、石墨氈?jǐn)U散層、質(zhì)子交換膜、電流收集板和夾板等。對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了調(diào)試試驗(yàn)，并獲得了測(cè)試平臺(tái)試驗(yàn)操作程序與注意事項(xiàng)。采用搭建的試驗(yàn)平臺(tái)，測(cè)試了全釩液流電池的充電特性、放電特性和
4、交流阻抗特性；分析了電流密度、電解液濃度和電解液流量對(duì)電池的充電特性、放電特性、電壓效率、庫(kù)倫效率和能量效率的影響。根據(jù)交流阻抗圖譜，采用等效電路法，獲得了全釩液流電池內(nèi)部等效電路元件，繪制了全釩液流電池內(nèi)部阻抗電路圖，討論了電流密度、電解液濃度和電解液流量對(duì)電路中各個(gè)等效阻抗元素的影響。研究發(fā)現(xiàn)：增大電流密度和電解液濃度，有利于縮短充、放電時(shí)間和提高效率；全釩液流電池正極法拉第阻抗比負(fù)極法拉第阻抗大；增大電流密度，正、負(fù)極法拉第阻抗降低，但歐姆阻抗幾乎不變；增大電解液濃度，歐姆阻抗和正、負(fù)極法拉第
5、阻抗都增大?；诹黧w動(dòng)力學(xué)、傳質(zhì)學(xué)和電化學(xué)原理，根據(jù)全釩液流電池內(nèi)物質(zhì)傳遞和幾何模型的需要，建立了三維、單相模型來(lái)模擬研究全釩液流電池電極內(nèi)的傳質(zhì)規(guī)律和物質(zhì)分布。模型耦合了質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程、組分方程、質(zhì)子交換膜內(nèi)傳質(zhì)方程、電極電化學(xué)方程等，并給出了模型計(jì)算的邊界條件。應(yīng)用建立的模型，模擬分析了全釩液流電池正極和負(fù)極內(nèi)的傳質(zhì)規(guī)律和各種組分的分布規(guī)律，分析了電解液流量、電解液濃度和電池溫度對(duì)傳質(zhì)過(guò)程及VO2+、VO+3+2+2、V、V分布規(guī)律的影響。研究發(fā)現(xiàn)：石墨氈的孔隙率對(duì)釩離
6、子在電極中分布和傳質(zhì)起到關(guān)鍵作用，溫度因影響釩離子黏度而影響其傳質(zhì)過(guò)程。關(guān)鍵詞：全釩液流電池；交流阻抗；充放電特性；能量效率；傳質(zhì)II摘要碩士研究生學(xué)位論文碩士研究生學(xué)位論文AbstractIIIAbstractAll-Vanadiumredoxflowbatteries(VRB)isamassiveinnovativeenergystoragebatterieswithadvantagesoflongservicelife,highefficiency,largecapacitywhichcanb
7、ewidelyusedinthefieldsofsolarpower,windpower,UPSsystem,remotepowersupplyapplication,islandapplication,etc.Sofar,VRBcannotbeappliedwidelybecauseoflowenergydensityandhighrequirementfortheambienttemperature.Improvingpolarizationandelectrochemicalreactionp
8、rocessarethewaysofenhancingbatteryenergydensity;improvingmasstransferprocesscancontrolthebatterytemperatureriseofitsworkingprocesseffectively.TheVRBcharginganddischargingcharacteristicsandelectrodemasstransferruleswerestudiedonthebasiso
