全钒液流电池荷电状态在线监测系统研制及应用研究

发布时间：2017-06-30 13:21

  本文关键词：全钒液流电池荷电状态在线监测系统研制及应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：全钒液流电池荷电状态(SOC)是衡量电池剩余容量、评价电池性能的重要参数。本文围绕全钒液流电池SOC在线监测系统,着重研究了氧化还原电位法(ORP法)和开路电压法,实现了正负极电解液SOC的在线监测。主要内容如下:采用电位测量法,研究了5种不同参比电极在正负极电解液中的电位稳定性。结果表明银/硫酸银固态参比电极电位稳定性最好,适宜用作ORP法测量全钒液流电池SOC的参比电极。采用氧化还原电位滴定法测定了各价态钒离子浓度,同时测得此时电解液的氧化还原电位(ORP),建立ORP-SOC的关系方程。结果表明,电解液充电和放电过程应分别用不同的拟合曲线方程来表征ORP与ln(1/SOC-1)的关系。对于正极电解液,ORP与ln(1/SOC-1)关系的一次拟合模型和二次模型的拟合优度差别不大;对于负极电解液,二次模型的拟合优度明显优于一次模型。采用氧化还原电位滴定法测定了各价态钒离子浓度,同时测得此时电池的开路电压(OCV),建立OCV-SOC的关系方程。结果表明,正负极电解液SOC不相等,偏差较大,分别建立了正极电解液OCV-ln(1/SOC-1)关系方程和负极电解液OCV-ln(1/SOC-1)的关系方程,相关系数均大于0.95。研制了全钒液流电池SOC在线监测系统,实现了正负极电解液SOC在线监测。测量结果表明,负极电解液充放电过程,ORP法测量SOC误差小于4%,开路电压法测量SOC的误差小于5%;正极电解液充放电过程中,ORP法测量SOC的误差小于5%,开路电压法测量SOC的误差小于10%。ORP法测量SOC的误差略小于开路电压法的测量误差,运用ORP法测量电池SOC误差更小,可靠性更高。
【关键词】：全钒液流电池 荷电状态(SOC) 氧化还原电位(ORP) 开路电压 监测
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 全钒液流电池概述10-13
• 1.2.1 工作原理11
• 1.2.2 钒电池特点11-12
• 1.2.3 发展现状及应用前景12-13
• 1.3 荷电状态（SOC）13-16
• 1.3.1 定义13-14
• 1.3.2 全钒液流电池SOC现有的监测方法14-16
• 1.4 本文研究内容16-18
• 第2章 全钒液流电池SOC测量方法的研究18-36
• 2.1 钒电池性能研究18-23
• 2.1.1 钒电池充放电历程18-22
• 2.1.2 电池循环充放电性能22-23
• 2.2 液流电池SOC测定用参比电极的选择23-28
• 2.2.1 实验24-25
• 2.2.2 结果与讨论25-27
• 2.2.3 结论27-28
• 2.3 全钒液流电池正负极电解液SOC的ORP模型28-29
• 2.4 全钒液流电池正负极电解液SOC的开路电压模型29-31
• 2.5 正负极电解液SOC的氧化还原滴定测量方法31-35
• 2.5.1 测量原理31-32
• 2.5.2 仪器与试剂32-33
• 2.5.3 实验方法33-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第3章 全钒液流电池ORP法测量SOC研究36-49
• 3.1 液流电池电解液ORP36-37
• 3.2 全钒液流电池ORP以及SOC测量结果37-40
• 3.3 全钒液流电池ORP与ln(1/SOC-1)的关系40-46
• 3.4 ORP与ln(1/SOC-1)的关系方程46-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第4章 全钒液流电池开路电压法测量SOC研究49-58
• 4.1 液流电池开路电压OCV的测量49
• 4.2 液流电池OCV以及SOC测量结果49-52
• 4.3 全钒液流电池OCV与ln(1/SOC-1)关系52-57
• 4.3.1 钒电池OCV-SOC理论模型公式52-54
• 4.3.2 钒电池OCV与ln(1/SOC-1)拟合关系54-56
• 4.3.3 OCV ? ln(?)1/SOC ? 1)关系方程的确立56-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 全钒液流电池SOC在线监测系统的研制及应用研究58-83
• 5.1 全钒液流储能系统58-60
• 5.2 全钒液流电池SOC在线监测系统研制60-63
• 5.3 全钒液流电池SOC在线监测系统应用研究63-82
• 5.3.1 ORP法测量电池SOC结果与讨论63-75
• 5.3.2 开路电压法测量电池SOC结果与讨论75-81
• 5.3.3 ORP法与开路电压法测量SOC误差比较81-82
• 5.4 本章小结82-83
• 第6章 结论与展望83-86
• 6.1 结论83-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-90
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果90-91
• 致谢91

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本文编号：502089