Visualization of flow patterns in a cell of redox flow battery by infrared thermography

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K05694
• Research Institution: Kurume National College of Technology
• Principal Investigator: 田中 大 久留米工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (50342580)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: RFB / 赤外線カメラ / 単一セル / 可視化

Outline of Annual Research Achievements

レドックスフロー電池（RFB）の性能向上のため、RFBセル内の電解液を電極内に均一に流動させることを目的として、RFBセルを模擬した単一セルを製作した。作動流体の流動状態を可視化するためにセル内の温度を熱電対で計測するとともに、モデルセルの締結板を赤外線カメラで撮影した。
本研究では、セル内の作動流体の流動状況に大きな影響を与えるディストリビュータの最適設計を行った。ディストリビュータとは、RFBセル入口部に設置される流路であり、セルに流入した作動流体を横方向に良好に流動させる目的で使用される。
また、締結板の熱伝導率が可視化に与える影響を確認するため、締結板の種類をステンレスと銅の2種類に変更して実験を行った。
作動流体の流動を考慮して、複数種類のディストリビュータを設計し、3Dプリンタで造形を行った。これらのディストリビュータおよび既存のRFBで使用されているプラパールをRFB入口部に設置した場合の作動流体の流動状態を比較・検討した。その結果、いくつかの種類のディストリビュータを用いることによって、既存のディストリビュータであるプラパールよりも作動流体を横方向に流動させる効果があることを確認した。
また、締結板をステンレス板から熱伝導率の高い銅板に変更して実験を行ったが、銅板の長手方向の温度変化がステンレス板よりもはるかに速いため、RFBセル内の作動流体の流動状態を可視化することが難しいことが分かった。