هيكل المكدس لبطارية تدفق الفاناديوم

هيكل المكدس لبطارية تدفق الفاناديوم

ال نظام تخزين طاقة بطارية تدفق السائل الفاناديوم يتكون بشكل أساسي من مجموعة البطاريات، ووحدة تخزين وإمداد الإلكتروليت، ونظام إدارة البطارية، ونظام تحويل الطاقة، ونظام إدارة الطاقة، وما إلى ذلك. تعد حزمة البطارية العنصر الأكثر أهمية في بطارية تدفق السائل الفاناديوم (VRFB) و يحدد قوة VRFB.

1. الهيكل الأساسي

ال مكدس VRFB يتم تجميعها عادة من عدة أو عشرات من الخلايا المفردة على شكل مكبس ترشيح. وتشمل مكوناته الرئيسية: الألواح الطرفية، ولوحات التوجيه، ومجمعات التيار، والألواح ثنائية القطب، وإطارات الأقطاب الكهربائية، والأقطاب الكهربائية، وأغشية التوصيل الأيوني، ومواد الختم. بشكل عام، يتم توصيل الخلايا المفردة في سلسلة، مع الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة بين خليتين متجاورتين متصلتين بألواح ثنائية القطب، وتخرج المجمعات الحالية جهدًا عند طرفي المكدس، وبالتالي تشكل مكدس VRFB بمستوى جهد معين. يتم تحديد تيار العمل للمكدس من خلال كثافة تيار التشغيل الفعلي ومنطقة القطب، ويحدد عدد الخلايا المفردة في السلسلة في المكدس جهد الخرج وقوة المكدس، ويتم تحديد كثافة الطاقة المقدرة للمكدس بواسطة تصنيف كثافة العمل الحالية والجهد من خلية واحدة.

2. توزيع المنحل بالكهرباء
بالنسبة لـ VRFB، يعد توزيع تدفق الإلكتروليت داخل البطارية عاملاً رئيسيًا يؤثر على أداء مجموعة البطارية. يتدفق المنحل بالكهرباء إلى خط مدخل كومة البطارية، ويدخل خط الأنابيب المشترك، ويتدفق إلى قنوات التدفق الفرعية في إطار القطب الكهربائي لكل خلية واحدة بالتوازي واحدة تلو الأخرى، ثم يتدفق عبر القطب للمشاركة في التفاعل الكهروكيميائي، ثم يتدفق من كومة البطارية عبر قناة تدفق فرع المخرج وخط الأنابيب المشترك. من بينها، العامل الذي له التأثير الأكبر على أداء مجموعة البطارية هو تدفق الإلكتروليت في خط الأنابيب الفرعي في إطار القطب الكهربائي والقطب الكهربائي. إذا تم توزيع المنحل بالكهرباء في القطب بشكل غير متساو، فإنه سوف ينتج استقطاب تركيز كبير، مما يقلل من كثافة تيار العمل لمجموعة البطارية.

يعد خط الأنابيب المشترك مسؤولاً عن توصيل كل بطارية في حزمة البطارية ويلعب دور توزيع الإلكتروليت بالتساوي على كل بطارية. لذلك، فإن اختيار شكل التدفق وتصميم معلماته الهيكلية يؤثر بشكل مباشر على انتظام توزيع الإلكتروليت في القطب، مما يؤثر على انتظام الجهد في مجموعة البطارية، ويؤثر بشكل أكبر على أداء البطارية واستقرارها وعمر الخدمة. كومة.

3. ختم المواد والهياكل
يستخدم VRFB غشاء موصل للأيونات لفصل الإلكتروليتات على الجانبين الموجب والسالب. تقنية الختم مطلوبة في حزمة البطارية لمنع الشوارد على الجانبين من اختراق بعضها البعض، وتقليل كفاءة الكولوم وسعة تخزين الطاقة في حزمة البطارية، وتحسين السلامة التشغيلية. وفي الوقت نفسه، هناك حاجة أيضًا إلى تقنية الختم لمنع تسرب الإلكتروليت إلى الجزء الخارجي من حزمة البطارية. مادة الختم شائعة الاستخدام لـ VRFB هي مادة مطاطية، والتي تكون مطلوبة للحصول على مقاومة ممتازة للتآكل، الاستقرار الكيميائي والمرونة.

4. تكامل كومة البطارية
يتم تجميع الألواح ثنائية القطب، والأختام، وإطارات الأقطاب الكهربائية، والأقطاب الكهربائية، والأغشية الموصلة للأيونات، والأقطاب الكهربائية، وإطارات الأقطاب الكهربائية، والأختام، وما إلى ذلك معًا لتكوين خلية واحدة من VRFB. يتم تكديس عدة أو عشرات من الخلايا المفردة معًا بطريقة مكبس الترشيح ويتم تثبيت المجمعات الحالية والألواح النهائية على كلا الجانبين لتجميع حزمة بطارية VRFB. تنقسم عملية تجميع كومة البطارية بشكل أساسي إلى خطوتين:

① تحديد المواقع. تزداد مكونات حزمة البطارية بشكل ملحوظ مع زيادة عدد الخلايا المفردة. تتكون مجموعة البطاريات بقدرة 30 كيلووات عادة من حوالي 50 خلية مفردة، وهناك مئات من المكونات. تجميع هذه المكونات واحدًا تلو الآخر وفقًا لهيكل تحديد المواقع يمكن أن يتجنب المحاذاة الخاطئة لضمان التوزيع الموحد للكهارل ومنع التسرب.

② توحيد ضغط التجميع. عندما يتم الضغط على المكبس، فإن التوازي بين سطح الضغط ولوحة النهاية وسرعة الضغط مهم للغاية. سيؤدي التوازي الضعيف أو سرعة التشغيل العالية جدًا إلى تشوه مجموعة البطارية وحتى إخراج المكونات.