مدل‌سازي وابسته به زمان و تحليل فني باتري جرياني اكسايشي-كاهشي واناديومي با غشا پليمري

Transient Model and Technical Analysis of Vanadium redox Flow Battery with Polymer Membrane

: مقاله حاضر روشي نوين در طراحي، مدل‌سازي و ارزيابي باتري‌هاي اكسايشي-كاهشي جرياني واناديومي با غشا پليمري ارايه نموده است. باتري‌هاي جرياني واناديومي به‌عنوان يكي از فناوري‌هاي پيشرفته در سيستم‌هاي ذخيره‌سازي انرژي مطرح شده‌اند. اين تحقيق مبتني بر مدل‌سازي عملكرد يك سلول باتري در شرايط گذرا مي‌باشد. مدل وابسته به زمان پيشنهادي، بر مبناي روابط جامع الكتروشيميايي، مكانيك سيالاتي و مدار الكتريكي مفهومي معادل به همراه در نظر گرفتن فرضيات منطقي، محدوديت‌ها و شرايط مرزي متناسب، توسعه يافته است. نتايج مدل‌سازي، رفتار متغيرهايي همچون غلظت حالت‌‌هاي متفاوت اكسيدي واناديوم، نرخ تغييرات حالت شارژ و ولتاژ توليدي سلول باتري را در زمان كاركرد باتري بيان مي‌كند. از سوي ديگر، تحليل پارامتريك صورت‌گرفته بر روي متغيرهاي باتري، نشان‌دهنده اثر قابل توجه تغيير دما و غلظت اوليه محلول الكتروليت بر ولتاژ خروجي بوده است.

This paper provides a new approach in the design, modeling and evaluation of vanadium redox flow batteries with polymer membrane. Vanadium redox flow batteries have been proposed as one of the advanced technologies in energy storage systems. This study is based on transient conditions of performance modeling of a battery cell. The proposed time-dependent model has developed based on comprehensive electrochemical, mechanical, fluid and electrical circuit relations along with the concept of taking reasonable assumptions, constraints and appropriate boundary conditions. The results of modeling explain the behavior of different variables such as the concentration of vanadium oxides, the rate of state of change and produced voltage in the battery operating time. On the other hand, the performed parametric study on battery variables represents a significant effect on temperature and initial concentration of the electrolyte solution on the output voltage.