锌空电池的工业设计—热控、流体控制及循环再生

发布时间：2017-10-16 19:21

  本文关键词：锌空电池的工业设计—热控、流体控制及循环再生

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【摘要】：理想的工业体系是原料可以再生、循环,本文介绍的新型锌空电池的拆装效率远高于传统锌空电池。同时本文对锌空电池的产热率、散热方法和液流电池的设计原则等具体的流体力学问题进行研究,使锌空电池的工作状态提高,适应未来产业发展模式。本文的主要工作包括工程技术和基础理论两方面：工程技术方面：1.介绍如何发明锌空电池的最新结构——靠压力连接的锌空电池和圆形锌空电池,并对电池各部件进行改进,相关内容取得了7项发明(及实用新型)专利。该结构没有任何焊接部位,使电池可以迅速拆装,提高电池的循环使用率和零部件独立性。2.介绍锌空电池在电动自行车上的应用。独创的“电-电转换”模式中,锌空电池既是辅助动力电源,也是充电电源,此举大大改善了现有电动自行车续航里程短的问题,建立了换电电池商业模式,将改变传统的充电模式。3.通过实验获得氧化锌的电解还原技术——超细氧化锌制备方法,并详细阐述电解条件和电解锌制作锌饼的注意事项。电解锌与普通锌粉原掺混后的放电功率提高22%。该技术给可循环的锌空电池商业发展模式奠定了能源再生技术基础。基础理论方面：4.用实验方法测出一只锌空电池的产热量与放电量的比例为1：2,产热速率为8W左右。据此,用计算流体fluent软件求出锌空电池在放电时的流场和温度场变化。这个结果可以应用到寻找合理的电池堆散热方法上。5.通过大量实验结合软件计算的方法,合理推算得到液流锌空电池的几项基本参数：流速范围、最低流量、锌电极装载量、管口压差范围、电极间距、电池管道布局等等。提出液流锌空电池的设计原则。
【关键词】：锌空电池 锌电极 电解锌 电-电转化 热分析 对流散热 液流锌 空电池
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM911.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-18
• 1.1 锌空电池研究背景13-15
• 1.2 研究现状15-16
• 1.2.1 国内研究现状15-16
• 1.2.2 国外研究现状16
• 1.3 本文研究目的及内容16-18
• 1.3.1 研究目的16-17
• 1.3.2 论文结构17-18
• 上篇—工程技术篇18-45
• 第2章 新型锌空电池19-29
• 2.1 锌空电池简介19-20
• 2.2 一种靠压力连接的可拆装式锌空电池20-23
• 2.2.1 长方形水平式电池20-22
• 2.2.2 圆形带密封圈锌空电池22-23
• 2.3 锌电极的创新23-24
• 2.4 锌空动力的优点及工业化指标24-27
• 2.4.1 锌空动力的优点24-25
• 2.4.2 锌空电池产业化的参数指标25-27
• 2.5 锌空电池产品未来技术发展路线27-28
• 2.5.1 发展锌空辅助动力的意义27
• 2.5.2 锌空电池产品未来技术发展路线27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 锌空电池在电动自行车上的应用29-34
• 3.1 锌空电池辅助的电动自行车供电系统29-31
• 3.1.1 锌空电池组29
• 3.1.2 电-电转化系统29-30
• 3.1.3 锌空电池组外挂方法及充电说明30-31
• 3.2 行车试验数据131-33
• 3.2.1 行车里程数与锌空电池放电量的关系31-32
• 3.2.2 电-电能量转化率32-33
• 3.2.3 结果与讨论33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 锌空电池废料氧化锌的电解锌技术34-45
• 4.1 电解锌制备方法34-35
• 4.1.1 电解原理35
• 4.1.2 电解锌的生长过程35
• 4.2 电解实验35-38
• 4.2.1 配制电解液36
• 4.2.2 设计电解槽36
• 4.2.3 电解、细化处理36-37
• 4.2.4 锌粉干燥制成锌饼37-38
• 4.3 放电结果与讨论38-43
• 4.3.1 电池参数38
• 4.3.2 锌饼放电功率38-41
• 4.3.3 锌饼放电容量41-43
• 4.4 本章小结43-45
• 下篇一基础理论篇45-81
• 第5章 锌空电池的能量分析46-65
• 5.1 用自然对流散热实验测量单电池的产热量46-57
• 5.1.1 自然对流散热公式46-47
• 5.1.2 物理模型47-48
• 5.1.3 自然对流散热实验48-49
• 5.1.4 放电结果49
• 5.1.5 计算结果与分析49-56
• 5.1.6 小结56-57
• 5.2 用fluent软件模拟锌空电池的产热量57-62
• 5.2.1 物理参数57
• 5.2.2 用flent软件模拟单电池流场57-59
• 5.2.3 用flent软件模拟电池组流场59-60
• 5.2.4 双电池的两种种强迫对流方案60-62
• 5.2.5 小结62
• 5.3 本章小结62-65
• 第6章 液流锌空电池65-81
• 6.1 液流锌空电池的研究意义65-68
• 6.1.1 传统锌空电池的不足点65
• 6.1.2 提出液流锌空电池的设计思想65-67
• 6.1.3 液流锌空电池流道的物理结构67-68
• 6.2 用实验方法确定各项参数68-74
• 6.2.1 确定最佳流速68-70
• 6.2.2 确定最佳电池内部压力70-72
• 6.2.3 确定锌板装载量72
• 6.2.4 确定最佳电极间距72-74
• 6.2.5 液流锌空电池参数设定小结74
• 6.3 用fluent软件模拟液流电池内部流场74-78
• 6.3.1 参数、网格设定74-75
• 6.3.2 计算结果75-77
• 6.3.3 不同流速下的流场77-78
• 6.4 本章小结78-81
• 第7章 总结与展望81-83
• 7.1 总结81
• 7.2 展望81-83
• 参考文献83-87
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果87-89
• 致谢89

【参考文献】

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本文编号：1044467