Development of a tubular all vanadium redox flow battery stack concept

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Dokumentart: Masterarbeit
Institut: Department Maschinenbau und Produktion
Sprache: Englisch
Erstellungsjahr: 2016
Publikationsdatum:
SWD-Schlagwörter: Batterie , Akkumulator , Elektrische Energie
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau

Kurzfassung auf Englisch:

In this thesis a concept for a tubular all vanadium redox flow battery stack is elaborated and evaluated. Therefore the state of technology of redox flow battery stacks is considered, with the focus on investigation of redox flow battery stacks and a market analysis. By that state of technology, the requirements for a tubular redox flow battery stack are described. A stack concept that includes the sealing, the electrical contact and connection and the electrolyte supply circuit of the tubular cells is developed. To evaluate the stack concept a Simulink model is made that describes the electrochemical and hydraulic characteristics of the tubular cell stack. The evaluation of the stack concept focusses on the in uence of the ohmic cell resistance and the applied current density on the stack and module voltage, the energy efficiency and the power density of the stack. The stack concept for tubular cells seems to be a promising concept for a redox flow battery.

Kurzfassung auf Deutsch:

In dieser Arbeit wird ein Konzept für einen Stack aus tubulären Redox Flow Batterie Zellen erarbeitet und bewertet. Dafür wird der Stand der Technik, anhand von der bisherigen Forschung und Entwicklung an Redox Flow Batterie Stacks und einer Analyse von den derzeitig am Markt erhältlichen Redox Flow Batterie Systemen ermittelt. Anhand dessen werden Anforderungen für einen tubulären Stack aufgestellt, anhand derer das Konzept im weiteren bewertet wird. Das Stackkonzept beinhaltet die Abdichtung, die elektrische Kontaktierung, die elektrische Verschaltung und die Elektrolytversorgung der tubulären Zellen. Zur Bewertung des Konzeptes wird ein Simulink-Modell erstellt, welches die Berechnung der Stackspannung in Abhängigkeit zum Zellwiderstand, zum angelegten Strom und zur Elektrolytkonzentration berechnet. Dieses Modell wird hinsichtlich der Einflüsse des elektrischen Zellwiderstandes und des angelegten Stromes auf die Stackspannung, den energetischen Wirkungsgrad und die Leistungsdichte untersucht und das Konzept bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass das tubuläre Stackkonzept ein vielversprechendes Konzept für die Anwendung in einer Redox Flow Batterie ist.

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