离子交换膜厚度对钒电池性能的影响

作     者：雷媛 张保文 白博峰 LEI Yuan;ZHANG BaoWen;BAI BoFeng

作者机构：西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 

基　　金：动力工程多相流国家重点实验室开放研究基金资助项目 

出 版 物：《中国科学：技术科学》 (Scientia Sinica(Technologica))

年 卷 期：2016年第46卷第2期

页      码：166-174页

摘      要：电解液穿过离子交换膜的传质现象会导致全钒液流电池性能和寿命降低.作为重要设计参数,膜厚度是影响膜内离子传输的主要因素.本文使用结合了Donnan效应的钒电池一维传质模型,通过数值模拟方法考察离子交换膜厚度对膜内传质控制作用的影响,并得到电池性能的变化规律.结果显示:电池库伦效率随膜厚度变化呈三个阶段.膜厚度较小时,库伦效率恶化严重;膜厚度适中时,库伦效率随膜厚度增加而明显提升;膜厚度较大时,库伦效率随膜厚度增加趋缓.研究发现,随电池运行膜两侧溶液电势差逐渐达到稳定状态,这一过程受初始膜两侧氢离子浓度差和膜厚度控制.此外,膜厚度越小,膜内钒离子流量越大,其作用机制转为扩散主导;随充放电进行,迁移作用受膜两侧浓差平衡电势差影响.

主 题 词：全钒液流电池 Donnan效应 膜内离子传输 膜厚度 一维模型 

学科分类：0810[工学-土木类] 0808[工学-自动化类] 0839[0839] 08[工学] 0802[工学-机械学] 0811[工学-水利类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.1360/N092015-00271

馆 藏 号：203150475...