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1、第38卷第6期电池Vol138,No162008年12月BATTERYBIMONTHLYDec1,2008导流结构和电极结构对全钒液流电池性能的影响汪钱,陈金庆,王保国(清华大学化学工程系,北京100084)摘要:设计了平直并联和蛇形流道以及平整式和开孔式电极结构,比较了它们对全钒液流电池(VRB)性能的影响。在单体电池的充电电压为116V,放电电阻为18的情况下,蛇形流道和开孔式电极能够有效提升VRB的性能,能量效率分别比平直并联流道和平整式电极提高1110%和817%。关键词:全钒液流电池(VRB);双极板;导流结构;能量
2、效率中图分类号:TM911124文献标识码:A文章编号:1001-1579(2008)06-0346-03InfluenceoffloworientedstructureandelectrodestructureontheperformanceofallvanadiumredoxflowbatteryWANGQian,CHENJin-qing,WANGBao-guo(DepartmentofChemicalEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:T
3、hestraightparallelandsnakelikechannels,planeandhole-openelectrodestructuresweredesigned,theireffectsontheperformanceofallvanadiumredoxflowbattery(VRB)werecompared1Undertheconditionofachargevoltageof116Vanddischargeresistanceof18withthesinglecell,thesnakelikefloworie
4、ntedstructureandthehole-openelectrodecouldobviouslyincreasetheefficiencyofVRB1Theenergyefficiencywasincreasedby1110%and817%comparedwithstraightparallelchannelandplaneelectrodestructure,respectively1Keywords:allvanadiumredoxflowbattery(VRB);bipolarplate;floworienteds
5、tructure;energyefficiency电解液作为全钒液流电池(VRB)的活性物质,在充放电1实验过程中流经电化学反应器,发生电极反应。VRB为单一金属元素的液流二次电池,通过酸性溶液中不同价态钒离子之在VRB中,电解液从电池的两端分别进料,通过泵输送[1][3]间的可逆氧化还原反应,实现电池的充放电循环,具有容到电极处发生反应。实验电池采用平流型结构。电解液量易于放大、反应条件温和及安装维护简便等特点。VRB进入电池后,在双极板流道中沿电极表面平行流动。的活性物质一直为离子状态,在充放电过程中不会析出固111电解液
6、体,改变电极性能,从理论上可延长电池的寿命。电解液在使用硫酸氧钒(沈阳产,>9915%)和浓硫酸(北京产,多孔电极表面的流动方式,直接影响钒离子的迁移速率,是AR)配制钒的酸性溶液,钒离子浓度为116mol/L,硫酸浓度VRB中电化学反应的重要控制步骤之一。人们对电池的结为3mol/L。构、电极、隔膜中的离子扩散、膜性能测定及电解液穿过多孔112电极的制备[2-9]2电极的方式等对电池性能的影响进行了许多研究。采用石墨毡(上海产,100cm,厚度5mm)制作电极。本文作者设计了平直并联和蛇形双极板两种双极板导在2mol/LNa
7、OH(北京产,AR)溶液中、50e下浸泡3h,然流结构以及平整式和开孔式两种电极结构,探讨了它们对电后用去离子水冲洗,去除碱液,制成平整式电极;或在上面开池的充放电终止电压、电流和电池效率等性能的影响。设边长为8mm的正方形通孔,孔间距为10mm,制成开孔作者简介:汪钱(1985-),男,安徽人,清华大学化学工程系硕士生,研究方向:全钒液流电池;陈金庆(1977-),男,安徽人,清华大学化学工程系博士生,研究方向:全钒液流电池;王保国(1965-),男,河北人,清华大学化学工程系副教授,研究方向:膜科学与电化学研究,本文联系人
8、。基金项目:国家/8630项目(2007AA05Z200)第6期汪钱,等:导流结构和电极结构对全钒液流电池性能的影响347式电极。电解液的流动方式见图1。21112电池效率使用不同导流结构的VRB的效率见表2。表2不同导流结构的VRB的效率Table2Theefficienc
