view in publisher's site

Towards uniform distributions of reactants via the aligned electrode design for vanadium redox flow batteries

Highlights•Electrodes with aligned electrospun carbon fibers are developed.•Uniform in-plane distribution of reactants is achieved with aligned electrodes.•The ordered electrodes exhibit an energy efficiency of 79.1% at 150 mA cm−2.•The aligned electrodes enable a limiting current density of 900 mA cm−2.AbstractEnhancing the hydraulic permeability of electrodes along both the through-plane and in-plane directions is essential in flow-field structured vanadium redox flow batteries, as it can promote uniform distributions of reactants, lower the concentration overpotential, and therefore improve battery performances. In this work, uniaxially-aligned carbon fiber electrodes with the fiber diameter ranging from 7 to 12 µm (average ~10 µm) are fabricated by electrospinning method. Attributed to the enhanced permeability of the aligned structure, the battery assembled with the prepared electrodes exhibits an energy efficiency of 84.4% at a current density of 100 mA cm−2, which is 13.2% higher than that with conventional electrospun fiber electrodes. The permeability in the in-plane direction is further tailored by adjusting the orientation of aligned fibers against the flow channels. Results show that when the orientation of aligned fibers is perpendicular to the direction of flow channels, the battery delivers the largest discharge capacity and the highest limiting current density (~900 mA cm−2). Such an enhancement in the battery performance can be ascribed to the more uniform in-plane distribution of reactants and current by maximizing the permeability along the direction vertical to the flow channels, as evidenced by a three-dimensional model.

نسبت به توزیع یکنواخت واکنش دهنده‌ها از طریق طراحی الکترود همسو برای باتری‌های جریان - ردوکس وانادیم

کاره‌ای مهم (electrodes)با الیاف کربنی همتراز شده، توسعه داده می‌شوند. توزیع یکنواخت واکنش دهنده‌ها با الکترودهای قلاب شده به دست می‌آید. الکترودهای سفارش شده بازده انرژی of % را در ۱۵۰ mA - ۲ نشان می‌دهند. الکترودهای قلاب شده، چگالی جریان limiting ۹۰۰ mA را قادر می‌سازند که نفوذپذیری هیدرولیکی الکترود را در طول هر دو سمت داخل صفحه و هم در جهت صفحه با سرعت جریان واکنش دهنده‌ها، کاهش تراکم غلظت، و در نتیجه عملکرد باتری را بهبود بخشد. در این کار، الکترودهای کربن تراز با قطر الیاف با قطر فیبر از ۷ تا ۱۲ میکرومتر (متوسط ۱۰ میکرومتر)با روش الکتروریسی ساخته شد. در چگالی جریان ۱۰۰ mA با چگالی جریان ۱۰۰ mA - ۲، که ۱۳.۲ % بالاتر از الکترودهای متداول فیبر الکتروریسی شده، باتری آماده شده با الکترودهای آماده‌شده، بازده انرژی of % را نشان می‌دهد. نفوذپذیری در جهت صفحه داخل صفحه با تنظیم جهت الیاف همراستا با کانال‌های جریان، مناسب‌تر است. نتایج نشان می‌دهند که هنگامی که جهت فیبرها عمود بر جهت کانال‌های جریان است، باتری بزرگ‌ترین ظرفیت تخلیه و چگالی جریان محدودکننده جریان (۹۰۰ mA - ۲)را به دست می‌دهد. چنین افزایشی در عملکرد باتری را می توان به توزیع یکنواخت واکنش دهنده‌ها و جریان با به حداکثر رساندن نفوذپذیری در امتداد جهت عمودی به کانال‌های جریان نسبت داد، همانطور که در یک مدل سه‌بعدی اثبات شده‌است.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Mechanical Engineering
  • ترجمه مقاله Mechanical Engineering
  • مقاله مهندسی مکانیک
  • ترجمه مقاله مهندسی مکانیک
  • مقاله Civil and Structural Engineering
  • ترجمه مقاله Civil and Structural Engineering
  • مقاله مهندسی عمران و طراحی ساختار
  • ترجمه مقاله مهندسی عمران و طراحی ساختار
  • مقاله Building and Construction
  • ترجمه مقاله Building and Construction
  • مقاله ساختمان‌سازی و ساخت و ساز
  • ترجمه مقاله ساختمان‌سازی و ساخت و ساز
  • مقاله Management, Monitoring, Policy and Law
  • ترجمه مقاله Management, Monitoring, Policy and Law
  • مقاله مدیریت، نظارت، سیاست و قانون
  • ترجمه مقاله مدیریت، نظارت، سیاست و قانون
  • مقاله General Energy
  • ترجمه مقاله General Energy
  • مقاله انرژی عمومی
  • ترجمه مقاله انرژی عمومی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.