过程和堆栈设计
最后栈的性能取决于各种参数:
(1)膜性质(导电性、选择性、渗透行为),
(2)细胞属性(室厚度、间隔类型),(3)堆栈设计参数(喂,电极),(4)操作条件(流速、电力负荷),和(5)水质(盐含量、杂质、温度、组成)。这些不同的参数往往相互冲突和他们一起确定最终的输出功率。Veerman等。[6]系统地调查真正的性能功率密度和红色的堆栈能源效率,尤其是关注电流密度的影响,膜,隔离电阻和饲料流量。他们使用一个定制的红色堆栈适应性强的细胞的数量,最多50个细胞(总有效膜面积1平方米)。每个单元由阴离子和杰姆的有效膜面积100 cm2 /膜。使用商用膜从Fumasep(德国):时尚和AEM FKD杰姆。这些膜厚度为0.082毫米。聚酰胺编织床单被用作垫片厚度为200毫米。电极系统,作者使用的溶液1 M氯化钠0.05 K4Fe (CN) 6和0.05 M K3Fe (CN) 6。海洋和河流的水是由生理盐水解,分别30 - 1 g / L。50-cell堆栈生成的输出功率为0.93 W,是红色的最高输出功率报道使用海水和河水。图13显示了协议栈的功率输出的电流密度的函数不同数量的细胞(N) [6]。
获得的权力几乎线性与细胞的数量增加,这表明损失限制电流限制[36]。这个堆栈的最大功率获得0.93 W / m2,文献报告的最高权力。
不仅输出功率是一个重要的参数,能源效率也起着重要作用。它代表了一部分的总可用能量可以从河流和海水的混合是用来发电。在堆栈Veerman et al .[6]的实验,能获得最高功率密度的报道。然而,能源效率在这一点上没有超过50% [6]。所以优化对电力通常只会获得低能量的效率和可用的潜在损失能量。et al。[35]表明,原则上,没有基本的局限性限制了能源效率使用的资源和值可以获得高达80%。
在真实的应用程序中,功率密度获得红色栈通常是减少由于寄生电流,或者也叫电流泄漏
-
- 图13实验确定权力获得红使用海洋和河流的水时,随着电流密度的函数对不同数量的细胞。实线代表权力产生的堆栈和虚线是输出工作电极[6]。
堆栈。有两个来源,这些损失[36]:(1)离子交换膜从来都不是100%的选择性,除了产生抗衡离子的运输,还生成一个同离子运输,降低了功率输出。这个问题关系到膜的设计和优化。(2)离子快捷电流发生由于交通ofions饲料和排水通道,这种效果是更严重的盐浓度更高。这些离子快捷损失堆栈设计紧密相关。
原则上,三种不同的离子快捷电流可以区分堆栈[36]:
1。电极溶液中离子快捷电流(电极解决方案连接阳极和阴极室)。这些损失可以很容易地通过增加减少油管连接电极的长度。
2。离子快捷河水隔间之间的电流。一般来说,当前这个快捷方式可以被忽视,因为河水舱中的盐浓度过低导致重大的泄漏。
3所示。快捷海水隔间之间的电流。
Veerman等。[36]调查的可能性减少快捷海水隔间之间的电流。模型计算表明,这些损失的影响通过适当的堆栈设计可以显著减少。在这方面特别重要的是细胞的数量(N),通道阻力与细胞电阻(R / R),和外侧间隔阻力与细胞电阻(R / R),后两个在哪里的关键设计参数需要优化[36]。在中型栈,细胞的数量和比例R / R和p / R需要尽可能高[36]。这样做的可能性包括(i)增加通道电阻(R)通过缩小渠道;(2)增加了横向隔离电阻(p)通过使用薄垫片(海水中室);和(3)减少细胞电阻r用较低的膜电阻和薄定位器(在河里的水舱)。可能性增加R是有限的:缩小渠道,渠道中的流体的阻力也增加。增加隔离电阻只产生一个非常小的功率输出的变化和提高功率输出的唯一方法就是减少细胞抵抗,因为它增加了效率和系统的输出功率[36]。在非常大的栈,(R / R)(通道阻力与细胞抵抗)应获得最大的输出功率最大化[36]。 A decrease in r can be induced by minimization of the membrane thickness and the thickness of both the sea and the river water compartments, but this results in an equal decrease in the channel resistance, and consequently has no effect. But, at given membrane thickness and river water compartment dimensions, a decrease of the thickness of the seawater compartment induces a lower r and a higher R/r ratio and consequently a higher效率和功率输出[36]。
这篇文章有用吗?
