全钒氧化还原液流电池（VRFB）是一种高效环保的绿色电化学储能设备,其主要构成为多孔石墨毡电极,集流体,储液罐,以及由不同价态的钒离子的硫酸溶液构成的电解液。电池正负极由离子交换膜隔开,通过氧化还原反应得失电子实现充放电。全钒氧化还原液流电池,以其输出功率与储存能量相互独立、充放电效率高、设计灵活方便、使用寿命长并且成本低等诸多优点,已经广泛用于风能、水能等能源的储存和调配输出功率,对电网起到了很好的削峰填谷的作用。基于物质传递方程、电荷传递方程和电化学动力学方程提出了浓差极化系数（concentration polarization coefficient,CPC）的概念。建立了全钒液流电池二维模型,利用数值模拟技术从传递机理的角度研究了电极区域在不同电解液浓度、温度、流率等操作条件下的活化极化和浓差极化过程,并对电极区域极化的分布进行了定量评估。此外还研究了钒离子在质子交换膜中的传质过程,重点考察了不同操作工况下浓度场和电场的协同作用。定量了电场对钒离子透膜传质过程的影响大小。最后综合了电极区域和质子交换膜区域因传递过程对电池性能产生的影响,初步给定了电池运行中的操作条件的选取策略。结果表明:（1）电解液浓度增加,电池活化极化超电势和浓差极化超电势均会明显减小,电池性能提升。在多孔电极中间区域,电极表面与溶液本体浓度趋同;越近靠近电极与集流体接触面,电极表面与溶液本体浓度差异越大。电解液浓度增加,CPC会减小,也即导致浓度极化的因素对于电池极化影响减小,电极系统趋向于电化学极化控制,电子转移步骤越来越影响整个电化学过程的进行。因此可以在增大电解质浓度的同时,适当升高电池运行温度以减小活化极化,这样更有利于电池性能的进一步提高,高浓度电解液在真实运行中的电场环境中,S_t明显偏小,有助于降低正负极交叉污染现象。（2）温度升高能够有效降低电池活化极化超电势,能量效率逐渐增加,电池性能提高。温度升高,浓差极化系数CPC增加,浓度极化成为电池性能的制约因素,此时如果进一步增加电解液浓度,电池性能将提升明显。但温度的提高使得电场因子S_t增加,加剧了钒离子在膜中的传质过程,并且随着时间的增加,这种电场加剧透膜传质的程度越发严重,温度越高,这一趋势越明显。此外,过高的温度容易导致正极电解液中五价钒离子VO²⁺以结晶的形式析出,极易堵塞多孔石墨电极以及交换膜质子通道,严重影响电池性能。所以对于钒电池较长时间多次循环运行的情形,需要设法适当降低运行温度以减缓钒离子跨膜渗透进而造成的性能恶化。（3）增加电解液流率,浓差极化超电势下降明显,电池能量效率提高。电解液流率增加使得浓差极化系数CPC下降,此时制约电池性能的因素主要是由于电子转移造成的活化极化,可以通过增加电池运行温度等来降低活化极化。增加泵速,电极内电解液湍动加剧,电场因子S_t值增加,电场影响传质过程更加明显,钒离子跨膜渗透现象会更加严重,在运行较长的一段时间后,存在性能恶化的可能性。（4）电极区域从进口到出口,随着电解液的流动,浓差极化系数CPC逐渐增大,物质传递的影响越来越强。相对于电极中间区域,集流体与多孔电极接触面的CPC比较大,物质传递过程的影响也更大。