In this study, the simultaneous use of a multi-level converter (MLC) as a DC-motor drive and as an active battery cell balancer is investigated. MLCs allow each battery cell in a battery pack to be independently switched on and off, thereby enabling the potential non-uniform use of battery cells. By exploiting this property and the brake regeneration phases in the drive cycle, MLCs can balance both the state of charge (SoC) and temperature differences between cells, which are two known causes of battery wear, even without reciprocating the coolant flow inside the pack. The optimal control policy (OP) that considers both battery pack temperature and SoC dynamics is studied in detail based on the assumption that information on the state of each cell, the schedule of reciprocating air flow and the future driving profile are perfectly known. Results show that OP provides significant reductions in temperature and in SoC deviations compared with the uniform use of all cells even with uni-directional coolant flow. Thus, reciprocating coolant flow is a redundant function for a MLC-based cell balancer. A specific contribution of this paper is the derivation of a state-space electro-thermal model of a battery submodule for both uni-directional and reciprocating coolant flows under the switching action of MLC, resulting in OP being derived by the solution of a convex optimization problem.
Vanadium redox flow battery is believed to be one of important energy storage technologies, because it has many advantages, including long cycle life, high energy efficiency, low cost of maintenance, and environmental friendship. As one of the key components of vanadium redox flow battery system, an ion exchange membrane is required to prevent cross-mixing of the positive and negative electrolytes while allowing ionic continuity. However, ion exchange membrane such as Nafion using in VRBs still face some challenges in meeting performance and cost requirements for broad penetration. Therefore, to resolve these problems, developed various ion exchange membranes are investigated and compared with Nafion membranes in terms of their performance in vanadium redox flow battery.
An assembled-graphite/DSA(Dimensionally Stable Anode) was prepared using graphite powder to increase durability and energy efficiency of redox flow battery and investigated its electrochemical properties in vanadium-based electrolyte. The cyclic voltammetry (CV) was carried out in the voltage range of -0.7V and 1.6V vs. SCE at 5 mV/sec scan rate to analyze vanadium redox reaction. From the CV results, the assembled-graphite/DSA electrode showed a fast couple reaction and good reversibility in 2M $VOSO_4$ + 2.5 M $H_2SO_4$ electrolyte. Therefore, it has been expected that this electrode increases power density as well as energy density of redox flow battery.
In this study, we developed ionic permselective membrane as a core material of redox flow battery using radiation grafting method. Two ionic permselective membranes, ETFE-g-PSSA and ETFE-g-PVBSA were prepared by radiation grafting with styrene and VBC followed by sulfonation, respectively. We confirmed that the prepared membranes were successfully prepared via FT-IR. The prepared ionic permselcetive membranes were characterized and the performance of the membranes were evaluated as ionic permselective membranes for vanadium redox flow battery.
The demands to improve the performance of the vanadium redox flow battery have attracted an intense research on modifying the carbon-based electrode. In this study, the surface of graphite felt was reformed, using cobalt oxide. The cobalt oxide was implanted into graphite felt during hydrothermal and two step heat treatments. The cobalt was deposited by hydrothermal method and the two step heat treatments made lots of holes on the graphite felt surface which is called as porous surface. The porous surface acts as an electrochemically active site for the cathodic reaction of vanadium redox flow battery. The reformed electrode shows the electrochemically improved performance compared with the pristine electrode.
The cation exchange membrane using the block co-polymer of polysulfone and polyphenylenesulfidesulfone was prepared for a separator of all-vanadium redox flow battery. The membrane property of the prepared cation exchange membrane was measured. The thermal stability of the prepared cation exchange analyzed by TG showed a more stable than that of Nafion117. The lowest measured membrane resistance, equilibrated in 1mol/L $H_2SO_4$ aqueous solution, $0.96{\cdot}cm^2$ at 3 cc of CSA (chlorosulfuricacid) which was introduction agent of ion exchange group. Electrochemical property of all-vanadium redox flow battery using the prepared cation exchange membrane was measured. Electromotive force in 100% of state of charge was 1.4 V which was that of all-vanadium redox flow battery, and cell resistance in charge and discharge at each state of charge had a low value compared with that of all-vanadium redox flow battery using Nafion117.
This paper describes the implementation of a Storage Power Flow Controller (SPFC) connected to the grid which can provide concomitant benefits associated with a Unified Power Flow Controller while at the same time providing several other very important benefits to power system operation such as, load leveling dynamic voltage stability inprovement, harmonic compensation and power factor correction. This Storage power Flow Controller (SPFC) was implemented using real time signal processors, three-phase inverter(s) and battery bank which can provide improved power system operation and control, added system security and reduced power system losses.
In this study, the battery performance change according to the change of electrolyte flow rate. With increase of electrolyte flow rate the energy efficiency showed tendency of decrease. The electrochemical impedance spectroscopy results showed the increased resistance.
Mahmoud, Safe ELdeen M.E.;Youssef, Yehia M.;Hassan, I.;Nosier, Shaaban A.
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.8
no.3
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pp.236-243
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2017
A fixed-bed zinc/nickel redox flow battery (RFB) is designed and developed. The proposed cell has been established in the form of a fixed bed RFB. The zinc electrode is immersed in an aqueous NaOH solution (anolyte solution) and the nickel electrode is immersed in the catholyte solution which is a mixture of potassium ferrocyanide, potassium ferricyanide and sodium hydroxide as the supporting electrolyte. In the present work, the electrode area has been maximized to $1500cm^2$ to enforce an increase in the energy efficiency up to 77.02% at a current density $0.06mA/cm^2$ using a flow rate $35cm^3/s$, a concentration of the anolyte solution is $1.5mol\;L^{-1}$ NaOH and the catholyte solution is $1.5mol\;L^{-1}$ NaOH as a supporting electrolyte mixed with $0.2mol\;L^{-1}$ equimolar of potassium ferrocyanide and potassium ferricyanide. The outlined results from this study are described on the basis of battery performance with respect to the current density, velocity in different electrolytes conditions, energy efficiency, voltage efficiency and power of the battery.
Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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v.16
no.2
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pp.7-12
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2020
The battery of an electric vehicle is a key part of the energy supply to operate the vehicles. There are many factors affecting battery life such as charging method, discharge rate, and ambient temperature those are requires systematic monitoring and management. To solve the issues like environmental problems and fuel consumption reduction the battery needs more performance improvement. In this study, it was analyzed the thermal characteristics and securing battery stability for electric vehicle battery cooling system. The simulation test was operated using GT-suite software with several conditions like cooling capacity 1, 2 and 4 kW, cooling flow rate 5, 10, 20 and 30 LPM, and battery initial temperatures 40, 35, and 30℃ at the temperature of ambient 25℃. The results shown that the case of cooling flow rate at 20 LPM was most efficient among all above conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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