دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
چکیده
چکیده: در عصر حاضر، ضرورت ذخیره‌سازی انرژی با توجه به کاربردهای گسترده آن، امری مهم و حیاتی محسوب می‌شود. باتری‌های جریانی اکسایشی کاهشی وانادیومی باقابلیت ذخیره‌سازی انرژی در ابعاد کلان، یکی از مهم‌ترین فناوری‌های الکتروشیمیایی به‌روز در جهان به شمار می‌آیند. طراحی خاص این باتری‌ها امکان افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی تا مقادیر بسیار بالا را فراهم نموده است. ازاین‌رو از این فنّاوری به‌عنوان تأمین‌کننده برق شهرها در آینده‌ای نه‌چندان دور یاد می‌شود. در پژوهش حاضر، ساخت، توسعه و شبیه‌سازی باتری جریانی وانادیومی به‌منظور طی کردن گامی مهم در جهت دست‌یابی به دانش فنی این فنّاوری امیدبخش ذخیره‌سازی، موردنظر بوده است. در این خصوص و در ابتدا ساختار سل طراحی‌شده، معرفی‌شده است و نحوه انتخاب مواد و آماده‌سازی اولیه باتری جهت راه‌اندازی شرح داده‌شده است. از سوی دیگر مدل ریاضی حاکم بر این سیستم ارائه گردیده است. پس‌ازآن و در گام بعدی، بررسی تجربی و عددی عملکرد سیستم با اعتبارسنجی شبیه‌سازی انجام‌شده، دنبال شده است. بررسی و تحلیل عملکرد سیکلی، راندمان سیستم، اثر دانسیته جریان، اثر غلظت الکترولیت، نحوه توزیع فشار و توزیع سرعت الکترولیت ازجمله دیگر موارد موردتوجه در این پژوهش بوده است.مدل ریاضی ارائه‌شده و شبیه‌سازی انجام‌شده در پژوهش حاضر با مقدار متوسط خطای 92/4% بر داده‌های تجربی چرخه‌های شارژ و تخلیه در دانسیته‌های جریان mA/cm240 و mA/cm260 منطبق شده است. نتایج به‌دست‌آمده از عملکرد سیکلی باتری نشان داد که متوسط راندمان کولنی سیستم در دانسیته‌های جریان mA/cm240، mA/cm250 و mA/cm260 به ترتیب برابر 25/90%، 45/92%، و 35/94% بوده است. در غلظت mol/L 1 و دبی mL/min 40، ظرفیت ذخیره‌سازی mA. h 133 با افت فشار Pa 2400 به‌دست‌آمده که نشان‌دهنده عملکرد مناسب هیدرودینامیکی و سینتیکی سیستم طراحی‌شده است.
)