Visualization of flow patterns in a cell of redox flow battery by infrared thermography

通过红外热成像技术实现氧化还原液流电池单元内流动模式的可视化

基本信息

批准号：
20K05694
负责人：
田中大
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Kurume National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

レドックスフロー電池のモデルセルを製作し、モデルセル内部の温度を熱電対で、モデルセル締結板外表面の温度を赤外線カメラで測定した。モデルセルには、冷水と温水を交互に流入させ、その温度変化を測定したが、冷水・温水を一定量流すために、2台の恒温水槽を購入した。また、熱電対温度測定用にデータロガーを、締結板外表面温度測定用に赤外線カメラを購入した。レドックスフロー電池のモデルセル内の流動状態は、モデルセル内の流入口に設置されるディストリビュータの形状に大きく影響を受ける。ディストリビュータは流入口から流入した作動流体を横方向に流動させる機能を持ち、このディストリビュータを用いることでモデルセル内部を作動流体が比較的均一に流動することになる。仮にディストリビュータが設置されない場合、流入口付近のみの流量が大きくなり、モデルセル全体にわたっての流動が阻害される。令和4年度においては、このディストリビュータの形状を複数設計し、3Dプリンタで製作して、モデルセル内に設置して流動状態を観察した。その結果、従来ディストリビュータとして用いられていたプラパールよりも流動状態を良好にできる形状があることが確認できた。しかし、流動状態の改善を定量的に評価できたわけではなく、また、その改善も限定的であったため、ディストリビュータの最適形状の実現にまでは至らなかった。これまでに使用してきた締結板はステンレス製であり、より熱伝導率の高い銅製の締結板を設計・製作した。

制造了用于氧化还原流量电池的模型电池，并使用热电偶测量模型电池内部的温度，并使用红外摄像头测量模型电池固定板外表面上的温度。对模型电池进行了交替流动的冷水和热水，并测量了温度变化，但购买了两个恒温水族馆以流动恒量的冷和热水。此外，购买了用于热电偶温度测量值的数据记录仪，并购买了红外摄像头进行固定板外表面的温度测量。氧化还原流量电池模型电池内的流量状态受到安装在模型电池内入口的分配器形状的极大影响。分销商的功能是流动沿侧向流过入口的工作流体，并使用该分配器，工作流体在模型电池内相对均匀地流动。如果没有安装分配器，则仅在进口附近的流速将增加，并且整个模型单元格中的流量将受到阻碍。在2022年，设计了该分销商的多种形状，使用3D打印机制造，安装在模型电池内，并根据其流量条件进行观察。结果，已经证实，与已用作分销商的塑料珍珠相比，有一种形状可以提供更好的流动条件。但是，流量状态的改善未经定量评估，并且改进也受到限制，因此未实现分配器的最佳形状。现在使用的固定板是由不锈钢制成的，并且铜固定板的设计和制造具有更高的导热率。