ساخت، توسعه و شبيه‌سازي باتري جرياني اكسايشي كاهشي واناديومي باهدف ذخيره‌سازي انرژي الكتريكي

در عصر حاضر، ضرورت ذخيره‌سازي انرژي با توجه به كاربردهاي گسترده آن، امري مهم و حياتي محسوب مي‌شود. باتري‌هاي جرياني اكسايشي كاهشي واناديومي باقابليت ذخيره‌سازي انرژي در اندازه‌هاي كلان، يكي از مهم‌ترين فناوري‌هاي الكتروشيميايي به‌روز در جهان به شمار مي‌آيند. طراحي خاص اين باتري‌ها امكان افزايش ظرفيت ذخيره‌سازي تا مقدارهاي بسيار بالا را فراهم نموده است. ازاين‌رو از اين فنّاوري به‌عنوان تأمين‌كننده برق شهرها در آينده‌اي نه‌چندان دور ياد مي‌شود. در اين پژوهش، ساخت، توسعه و شبيه‌سازي باتري جرياني واناديومي به‌منظور طي كردن گامي مهم در براي دست‌يابي به دانش فني اين فنّاوري اميدبخش ذخيره‌سازي، موردنظر بوده است. در اين خصوص نخست ساختار سل طراحي‌شده، معرفي‌شده است و روش انتخاب مواد و آماده‌سازي اوليه باتري براي راه‌اندازي شرح داده‌شده است. از سوي ديگر مدل رياضي حاكم بر اين سامانه ارايه شده است. پس‌ازآن و در گام پسين، بررسي تجربي و عددي عملكرد سامانه با اعتبارسنجي شبيه‌سازي انجام‌شده، دنبال شده است. بررسي و تحليل عملكرد سيكلي، راندمان سامانه، اثر دانسيته جريان، اثر غلظت الكتروليت، روش توزيع فشار و توزيع سرعت الكتروليت ازجمله ديگر موارد موردتوجه در اين پژوهش بوده است. مدل رياضي ارايه‌شده و شبيه‌سازي انجام‌شده در اين پژوهش با مقدار متوسط خطاي 4.92% بر داده‌هاي تجربي چرخه‌هاي شارژ و تخليه در دانسيته‌هاي جريان mA/cm2 40 و mA/cm2 60 منطبق شده است. نتيجه‌هاي به‌دست‌آمده از عملكرد سيكلي باتري نشان داد كه متوسط راندمان كولني سامانه در دانسيته‌هاي جريان mA/cm2 40، mA/cm2 50 و mA/cm2 60 به ترتيب برابر 90.25%، 92.45%، و 94.35% بوده است. در غلظت mol/L 1 و شدت جريان mL/min 40، ظرفيت ذخيره‌سازي mA.h  133 با افت فشار Pa 2400 به‌دست‌آمده كه نشان‌دهنده عملكرد مناسب هيدروديناميكي و سينتيكي سامانه طراحي‌شده است.