热再生氨基液流电池电堆模型建立及性能分析

作     者：舒歌群 杨爽 王伟光 霍东兴 田华 Shu Gequn;Yang Shuang;Wang Weiguang;Huo Dongxing;Tian Hua

作者机构：天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 

出 版 物：《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 (Journal of Tianjin University：Science and Technology)

年 卷 期：2022年第55卷第12期

页      面：1219-1229页

核心收录：

学科分类：080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：中国博士后科学基金第3批特别资助(站前)项目(2021TQ0236) 国家自然科学基金创新研究群体基金资助项目(51921004) 

主　　题：热再生氨基液流电池 电堆 传输延时 系统设计 运行条件 

摘      要：由多电堆组成的液流电池系统通常用于大规模电能存储应用.在这种多电堆系统中,不可避免地存在与管道系统中电解液流动相关的传输延时,这会对系统设计和运行性能产生重要影响.针对热再生氨基液流电池电堆系统,设计开发了一个包含传输延时的动态模型,研究了不同系统设计和运行条件对系统性能的影响.仿真结果表明:传输延时会导致电解液浓度在管道中分布不均匀,并导致系统中的电堆电压均匀性较差.探究了电堆在不同流量、不同管道尺寸和不同反应物浓度下的运行情况,电堆输出功率随着流量的增大呈现先增加后减小的变化趋势,而整个系统的压降随着流量的增大而增加,当考虑到整个系统的压降损失时,电堆的总功率与电堆的输出功率呈相同的变化趋势;并且流量的增加会使反应物的浓度分布和电堆电压更加均匀.电堆输出功率随着管道半径的增加而增大,随着管道长度的增加呈现先增加后减小的趋势,考虑压降损失后的总功率也与输出功率呈现相同的变化趋势.电解液反应物浓度(Cu^(2+)、Cu(NH_(3))^(2+)_(4)、NH_(3))的变化也会影响电堆的输出功率,电堆的输出功率随着NH3初始浓度的增加而增大;而对于Cu^(2+)来说,存在一个最佳浓度值,使得电堆输出功率最大;随着Cu(NH_(3))^(2+)_(4)浓度的增加,电堆功率会逐渐降低.