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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05694/
• 关键词: レドックスフロー電池; モデルセル; 流動状態; 可視化; 赤外線カメラ; レドックスフローバッテリー; RFB; セル; 流動状態可視化

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。

制作氧化还原液流电池的模型电池，用热电偶测量模型电池内部的温度，用红外相机测量模型电池紧固板的外表面的温度。冷水和热水交替流入模型池，并购买两个恒温水浴以保证冷水和热水的恒定流动，并测量温度变化。我们还购买了数据记录仪来测量热电偶温度和红外相机来测量紧固板的外表面温度。氧化还原液流电池模型电池内部的流动状态很大程度上受到安装在模型电池入口处的分配器形状的影响。分配器具有使从入口流入的工作流体横向流动的功能，通过使用该分配器，工作流体在模型单元内部相对均匀地流动。如果不安装分配器，则仅入口附近的流速会很大，并且整个模型单元的流动将受到抑制。 2020财年，我们为该分配器设计了多种形状，使用3D打印机制造它们，并将它们安装在模型单元中以观察流动状态。结果证实，存在一种比传统上用作分配器的塑料珍珠具有更好流动性的形状。然而，无法定量评估流动状态的改善，且改善有限，因此无法实现分配器的最佳形状。迄今为止使用的紧固板均由不锈钢制成，但我们设计和制造了由铜制成的紧固板，铜具有更高的导热性。