ساخت، توسعه و شبیه سازی باتری جریانی اکسایشی کاهشی وانادیومی باهدف ذخیره سازی انرژی الکتریکی

در عصر حاضر، ضرورت ذخیره سازی انرژی با توجه به کاربردهای گسترده آن، امری مهم و حیاتی محسوب می شود. باتری های جریانی اکسایشی کاهشی وانادیومی باقابلیت ذخیره سازی انرژی در اندازه های کلان، یکی از مهم ترین فناوری های الکتروشیمیایی به روز در جهان به شمار می آیند. طراحی خاص این باتری ها امکان افزایش ظرفیت ذخیره سازی تا مقدارهای بسیار بالا را فراهم نموده است. ازاین رو از این فناوری به عنوان تامین کننده برق شهرها در آینده ای نه چندان دور یاد می شود. در این پژوهش، ساخت، توسعه و شبیه سازی باتری جریانی وانادیومی به منظور طی کردن گامی مهم در برای دست یابی به دانش فنی این فناوری امیدبخش ذخیره سازی، موردنظر بوده است. در این خصوص نخست ساختار سل طراحی شده، معرفی شده است و روش انتخاب مواد و آماده سازی اولیه باتری برای راه اندازی شرح داده شده است. از سوی دیگر مدل ریاضی حاکم بر این سامانه ارایه شده است. پس ازآن و در گام پسین، بررسی تجربی و عددی عملکرد سامانه با اعتبارسنجی شبیه سازی انجام شده، دنبال شده است. بررسی و تحلیل عملکرد سیکلی، راندمان سامانه، اثر دانسیته جریان، اثر غلظت الکترولیت، روش توزیع فشار و توزیع سرعت الکترولیت ازجمله دیگر موارد موردتوجه در این پژوهش بوده است. مدل ریاضی ارایه شده و شبیه سازی انجام شده در این پژوهش با مقدار متوسط خطای 92/4% بر داده های تجربی چرخه های شارژ و تخلیه در دانسیته های جریان mA/cm2 40 و mA/cm2 60 منطبق شده است. نتیجه های به دست آمده از عملکرد سیکلی باتری نشان داد که متوسط راندمان کولنی سامانه در دانسیته های جریان mA/cm2 40، mA/cm2 50 و mA/cm2 60 به ترتیب برابر 25/90%، 45/92%، و 35/94% بوده است. در غلظت mol/L 1 و شدت جریان mL/min 40، ظرفیت ذخیره سازی mA.h  133 با افت فشار Pa 2400 به دست آمده که نشان دهنده عملکرد مناسب هیدرودینامیکی و سینتیکی سامانه طراحی شده است.