Modellbasierte Entwicklung von Modulen für Stacks tubulärer Redox-Flow-Batteriezellen

Abstract

In dieser Arbeit wird die Entwicklung eines Stacks aus 50 tubulären Vanadium-Redox-Flow-Batteriezellen beschrieben. Der Stack erfüllt einen Kompromiss aus Montage- und Verschaltungsfreundlichkeit gegen Bauraum- und Materialeffizienz. Die Komponenten der Versorgungsmodule werden in einer geometrisch flexiblen, materialeffizienten und mittels Spritzguss fertigbaren Sandwichbauweise ausgearbeitet. Zum Prototypen-Stack wird der Bauraumbedarf pro Zelle um 87% und der Materialeinsatz pro Zelle um 94% reduziert. Mit der Einbeziehung des hydraulischen Modells in die Entwicklung wird eine Versorgungsabweichung von 0,9% und ein Druckverlustanteil von 1,8% realisiert.

In this work, the development of a stack consisting of 50 tubular vanadium redox flow battery cells is described. The stack achieves a compromise between ease of assembly and interconnection, and space and material efficiency. The components of the electrolyte supply modules are designed in a geometrically flexible, material-efficient, and injection-moldable sandwich construction. Against the prototype stack, the space requirement per cell is reduced by 87%, and the material usage per cell is reduced by 94%. By integrating the hydraulic model into the development, a supply deviation of 0.9% and a pressure loss fraction of 1.8% are achieved.