转自天大赵力课题组
我课题组硕士研究生王渤等在Journal of Materials Chemistry A上发表论文：A novel high-efficiency integrated system combining a thermally regenerative electrochemical cycle and a flow battery（热再生电化学循环和液流电池结合的新型高效系统）
论文题目：A novel high-efficiency integrated system combining a thermally regenerative electrochemical cycle and a flow battery
论文作者：Bo Wang, Li Zhao, Kun Ge, Weicong Xu, Ruihua Chen and Shuai Deng
单位：Key Laboratory of Engines, Tianjin University
文章年份：2024年
期刊名：JMCA（Journal of Materials Chemistry A）
期刊分区：二区TOP
影响因子：10.7
DOI：10.1039/d4ta03715d
原文链接：https://cfbic1b13095ec5284139suq0qqp6qcoxk6kfnfiac.eds.tju.edu.cn/10.1039/D4TA03715D
关键词：Low-grade Heat; Thermally regenerative electrochemical cycle; Energy conversion and storage
论文简介
热再生电化学循环（TREC）利用电极电势的温度效应来实现高效的热电转换，但功率密度低。液流电池储能系统非常适合大规模储能，具有循环寿命长、功率和能量解耦的优点，但能效仍有待提高。本文提出了一种结合TREC和液流电池的新型集成系统，该系统通过在不同温度下交替充电和放电来实现能量转换和存储功能。以全钒氧化还原液流电池（VRFB）为例进行了实验研究。实验结果表明，在10°C至40°C的温度范围内，集成系统的库仑效率、电压效率和能量效率分别达到96.65%、92.22%和89.12%。此外，该系统的功率密度为523.96 W/ m²，能量密度为25.81 Wh/L，归一化热效率为2.54%。比较表明，与在10°C和40°C下运行的VRFB系统相比，能效分别提高了3.5%和8.2%。随着操作高温的升高，集成系统表现出更高的能效，同时归一化热效率降低。此外，电流密度的变化对放电和充电电压的影响不同，在低温放电期间观察到更明显的影响。本研究提出的TREC和液流电池相结合的集成系统有望为可再生能源转换和储存的集成提供一种潜在的思路。
图文导读
图1：(a) 温度系数示意图；(b) TREC工作原理
图2：(a) 集成系统示意图；(b) 集成系统的工作原理
图3：(a) 不同温度下电池充电脉冲曲线的变化; (b) 不同SOC下的温度系数
图4：(a) 最高温度为40℃，最低温度为10℃时，给出了集成系统的充放电曲线、充放电容量、库仑效率(CE)、电压效率(VE)、能效(EE)和归一化热效率; (b) 不同温度(10℃、20℃、30℃、40℃)下系统充电曲线的变化; (c) 温度对系统EE和归一化热效率的影响; (d) 温度对VRFB系统CE、VE和EE的影响
图5：电流密度对系统的影响。
(a)不同电流密度(20 mA/cm²、40 mA/cm²和60 mA/cm²)下的高温充电曲线和低温放电曲线，(b)不同电流密度下的充放电能力变化，(c)不同电流密度下充放电过程所需时间，(d)和(e) 10℃/40℃下电流密度变化对库仑效率(CE)、电压效率(VE)和能量效率(EE)的影响
图6：系统循环稳定性能。
(a) 50个循环的充放电曲线; (b)充放电容量变化和容量保持率; (c)分别在10°C /40°C条件下进行10个循环的充电和放电测试，获得库仑效率(CE)、电压效率(VE)和能量效率(EE)的变化情况
