液流电池因其具有高安全性、循环寿命长、设计灵活等突出优势,是业界公认最适于建造大规模储能系统的一种储能组件,并在商业化应用中取得了重大进展。其中,铁铬液流电池,作为最早出现的一种液流电池技术,采用价格低廉的金属铁和铬离子做为活性物质,有望成为高性价比的储能装备。然而,在实际应用过程中,遭遇到Cr3+离子电化学活性低、易发生析氢反应等制约其广泛应用的问题。已知,电解液是液流电池储存能量的核心材料,而电极/电解液界面的反应特性,直接影响并决定了电池的性能。因此,通过揭示电解液性质对电极界面的反应特性及电池性能的影响,进而优化电解液组成并优选析氢抑制剂,将有利于提升铁铬液流电池的功率以及稳定性。本文针对铁铬液流电池存在的问题,系统分析并阐述不同温度,尤其是在65℃条件下,电解液中Pb2+离子、Bi3+离子浓度的变化对电极反应有怎样的影响,以期揭示如何选择适用于高温服役铁铬液流电池的抑制析氢添加剂。可以预见,在优化电解液的基础上,选择更适合铁铬液流电池的析氢抑制剂,会在很大程度上提升电池的稳定性,为铁铬液流电池的进一步发展及应用提供数据支撑。主要研究结果如下:首先,利用循环伏安法和线性扫描法研究了电解液温度对Cr3+/Cr2+电对反应动力学行为和析氢反应的影响,分别研究了在25℃和65℃条件下,电解液中Pb2+离子、Bi3+离子浓度变化在玻碳电极上发生的负极反应的影响。结果表明,升高温度有助于Cr3+离子的电化学反应和析氢反应;Pb2+离子、Bi3+离子均有助于电极反应的进行,同时,Pb2+离子具有抑制析氢的作用,而Bi3+离子对于析氢反应则有一定的促进作用,尤其是在高温条件下更有利于析氢反应的发生。其次,系统研究了铁、铬离子和盐酸浓度的变化对电解液的物理化学性质、电化学行为以及相应的铁铬液流电池充放电性能的影响规律并获得了最优的电解液配方。即,电解液的粘度随其铁、铬离子和盐酸浓度的增大而增大,电导率随着铁、铬离子的浓度增大而减小,随盐酸浓度的增大而增大;基于电导率、电化学活性以及扩散特性的协同作用判定,含有1.0 M FeCl2,1.0 M CrCl3和3.0 M HCl的电解液具有较好的电化学性能;以优化后的电解液制作单电池进行测试,电池具有相对较高的电池效率和较慢的容量衰减速度,在120和200 mA cm-2电流密度下,电池能量效率可以分别达到81.5%和73.5%。最后,利用循环伏安测试、交流阻抗测试和单电池性能测试,研究了InCl3作为添加剂对电解液中发生的电化学反应、电池性能及其稳定性的影响。结果表明,In3+离子的引入可以有效抑制负极过程中的析氢反应,而且在一定程度上可以提升Cr3+/Cr2+电对和Fe3+/Fe2+电对的电化学反应活性;电解液中加入浓度为0.01 M的In3+离子,制成的单电池在200 mA cm-2电流密度下运行,能量效率可以达到77.0%。更重要的是,在160 mA cm-2电流密度下运行140次循环后,放电容量保持率可以提升36.3%,平均单次循环仅衰减0.16%,明显优于文献报道。