【摘 要】
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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
【机 构】
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清华大学化学工程系,清华大学汽车工程系
【基金项目】
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国家自然科学基金(21276134);国家863项目(2012AA051203)
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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。
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