1。2。1 国外研究进展

1。2。2 国内研究进展

1。3 课题研究的目的和意义

液流电池技术是如今的储能技术中较为新颖的一种，适用于大规模蓄能的场合。该电池是通过正、负极电解质溶液内的活性物质发生可逆的氧化还原反应（即价态的可逆变化）来实现电能与化学能之间的相互转化。充电的时候，正极出现氧化反应使得活性物质的价态升高；负极发生还原反应使得活性物质的价态降低，放电时的过程与之相反。由于液流电池体系内的反应物存储在电解质溶液中，能够随之运动，这就在电池内部使这些反应物和发生电化学反应的极板分开。基于液流电池系统自身的技术特点，液流电池技术相对于其他的大规模储能技术，具有以下五点优势：

（1）液流电池储能系统运行安全可靠，全生命周期内环境负荷小，环境友好；

（2）液流电池体系的输出功率和储存量间彼此无关，设计和安置可以相对机动；

（3）能量效率高，在室温条件下运行，启动速度快，无相变化，充放电状态切换相应迅速；

（4）液流电池储能体系运用组合式设计，易于体系的集成和规模放大；

（5）液流电池储能系统具较强的过载能力，放电时没有记忆效应，具有很好的深放电能力。

以电解液的数目作为分类依据，氧化还原液流电池可以分类成双液流电池和单液流电池。双液流电池在使用的过程中存在着离子交叉污染的问题，需要使用隔膜将正负极的电解质溶液分隔开。然而现在所使用的离子交换膜价钱昂贵、使用时间不长、性能和价格之间的比例不优，这些问题都制约了液流电池的进展。在这样的情况下，单液流电池的提出可以在一定程度上说是为液流电池的发展开辟了一条拥有良好前景的道路。单液流电池仅使用一种电解质溶液，不会存在离子交叉污染的问题，这就避免了使用价格昂贵的隔膜，能够大程度地减少制造费用，同时也使电池系统的繁杂性得到下降。但是相应地单液流储能电池的反应机理就变得繁复了，在这样的情况下它的能量总量就比不上双液流电池。因而单液流储能电池规模化应用其面对的就是容量相对低的这一问题。

因此，对于单液流储能电池的内部流场进行优化分析有着很大的意义。文献综述

1。4 课题研究内容

液流电池的结构，特别是流场结构，是导致液流储能电池机能能否发挥良好的一个关键原因[19]。它由电解液的进出口流道和流道的分配口组成，其中主流道及分配口的形式决定了电解质溶液在电极内部的分布，这将会直接对电解液的传质速率、过电位分布以及电流密度的分布造成影响。局部电流密度过高或者过低都会对电堆的整体的性能产生很大的影响，而电堆又是液流电池储能系统中的核心部件，因此流道结构的优化设计对提高液流电池的性能有着重要的作用。

本文针对张家港智电芳华蓄电研究所提供的的第三代锌镍单液流储能电池的内部流场进行优化分析，具体的研究内容如下：

（1）通过对锌镍单液流储能电池进行结构分析，利用GAMBIT软件建立电堆内部流场分析的物理模型与数学模型，并且对电堆内部进行网格划分。

（2）应用FLUENT软件，对稳定工作状态下电堆内的流场进行数值模拟，并且对模拟后的结果进行相应的分析。

（3）在不改变电堆内部结构的基础上，研究电堆入口的流道结构、入口速度对电解质溶液均匀分布的影响。在数值模拟的过程中，采取控制变量的方法，仅改变入口结构，研究电池内部流场分布的均匀性，并在分析讨论后选择最佳入口结构及流速。