Siirry päänavigointiin Siirry hakuun Siirry pääsisältöön

Control-Oriented Electrochemical Model and Parameter Estimation for an All-Copper Redox Flow Battery

  • Wouter Badenhorst
  • , Christian M. Jensen
  • , Uffe Jacobsen
  • , Zahra Estafani
  • , Lasse Murtomäki*
  • *Tämän työn vastaava kirjoittaja
  • Aarhus University

Tutkimustuotos: Lehtiartikkeli › Article › Scientific › vertaisarvioitu

2 Sitaatiot (Scopus)
100 Lataukset (Pure)

Abstrakti

Redox flow batteries are an emergent technology in the field of energy storage for power grids with high renewable generator penetration. The copper redox flow battery (CuRFB) could play a significant role in the future of electrochemical energy storage systems due to the numerous advantages of its all-copper chemistry. Furthermore, like the more mature vanadium RFB technology, CuRFBs have the ability to independently scale power and capacity while displaying very fast response times that make the technology attractive for a variety of grid-supporting applications. As with most batteries, the efficient operation of a CuRFB is dependent on high-quality control of both the charging and discharging process. In RFBs, this is typically complicated by highly nonlinear behaviour, particularly at either extreme of the state of charge. Therefore, the focus of this paper is the development and validation of a first-principle, control-appropriate model of the CuRFBs electrochemistry that includes the impact of the flow, charging current, and capacity fading due to diffusion and subsequent comproportionation. Parameters for the proposed model are identified using a genetic algorithm, and the proposed model is validated along with its identified parameters using data obtained from a single-cell CuRFB flow battery as well as a simpler diffusion cell design. The proposed model yields good qualitative fits to experimental data and physically plausible concentration estimates and appears able to quantify the long-term state of health due to changes in the diffusion coefficient.
AlkuperäiskieliEnglanti
Artikkeli272
Sivumäärä14
JulkaisuBatteries
Vuosikerta9
Numero5
DOI - pysyväislinkit
TilaJulkaistu - 15 toukok. 2023
OKM-julkaisutyyppiA1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

YK:n kestävän kehityksen tavoitteet

Tämä tuotos edistää seuraavia kestävän kehityksen tavoitteita:

  1. SDG 7 – Edullinen ja puhdas energia
    SDG 7 – Edullinen ja puhdas energia

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Control-Oriented Electrochemical Model and Parameter Estimation for an All-Copper Redox Flow Battery'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.
  • All-copper Flow Batteries

    Sanz Rubio, L., Badenhorst, W., Lacarbonara, G., Faggiano, L., Lloyd, D., Kauranen, P., Arbizzani, C. & Murtomäki, L., helmik. 2023, Flow Batteries: From Fundamentals to Applications: Volume 1, 2 and 3. Roth, C., Noack, J. & Skyllas-Kazakos, M. (toim.). Wiley, Vuosikerta 2. s. 855-873 19 Sivumäärä

    Tutkimustuotos: Artikkeli kirjassa/konferenssijulkaisussa › Chapter › Scientific › vertaisarvioitu

    4 Sitaatiot (Scopus)
  • Performance improvements for the all-copper redox flow battery: Membranes, electrodes, and electrolytes

    Badenhorst, W. D., Kuldeep, Sanz, L., Arbizzani, C. & Murtomäki, L., marrask. 2022, julkaisussa: Energy Reports. 8, s. 8690-8700 11 Sivumäärä

    Tutkimustuotos: Lehtiartikkeli › Article › Scientific › vertaisarvioitu

    Open access
    Tiedosto
    13 Sitaatiot (Scopus)
    174 Lataukset (Pure)
  • Short thermal treatment of carbon felts for copper-based redox flow batteries

    Faggiano, L., Lacarbonara, G., Badenhorst, W., Murtomäki, L., Sanz Rubio, L. & Arbizzani, C., 1 helmik. 2022, julkaisussa: Journal of Power Sources. 520, 10 Sivumäärä, 230846.

    Tutkimustuotos: Lehtiartikkeli › Article › Scientific › vertaisarvioitu

    Open access
    Tiedosto
    30 Sitaatiot (Scopus)
    172 Lataukset (Pure)

Siteeraa tätä