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運行參數對全釩液流電池離子跨膜遷移的影響

李明華¹，王保國²，范永生³

(1)山東科技大學 電氣與自動化工程學院

(2)清華大學 化學工程系

(3)北京低碳清潔能源研究院

摘要：全釩液流電池(all-vanadium redox flow battery，VRFB)是特別適用于大規模儲能的二次電池，但在實際應用過程中存在著正負極間不同價態的釩離子、硫酸根離子、氫離子和水的遷移現象。這會引起電解液中各種離子摩爾數的變化、電池容量的衰減和正負極間電解液體積差值的變化。因此，運行一段時間就要打開正負極間設置的聯通管閥門混合電解液。針對正負極間電解液中各種離子的摩爾數變化情況建立VRFB的動態模型，分析流量、電流和充電狀態(state of charge，SOC)范圍等運行參數對正極或負極釩離子總摩爾數、硫酸根離子和氫離子總摩爾數變化的影響。如果 SOC 的運行范圍合適，正負極間釩離子總摩爾數差值就會較小。所建模型與仿真結果將為運行過程中VRFB電解液組分的預測和調節提供有效的依據。

關鍵詞：全釩液流電池；動態模型；離子遷移；充電狀態范圍

DOI: 10.3969/j.issn.1002-087X.2022.03.018

基金項目

山東科技大學引進人才科研啟動基金項(2015RCJJ072)

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