随着传统化石燃料的大量使用,环境污染日益加重,以风能、太阳能等可再生能源补充甚至替代传统化石能源已刻不容缓。为实现风能、太阳能等可再生能源稳定供电,开发高效的大规模储能技术具有非常重大的意义。液流电池相比于其他储能技术具有输出功率和容量相互独立,系统设计灵活,使用寿命长,运行稳定,能量效率及可靠性高等突出优势,应用前景非常广阔。锌镍单液流电池是一种单液流电池,由防化研究院于2007年提出,其正极为多孔烧结氧化镍,负极采用镀镍冲孔钢带作为负极的基体,电解液为碱性锌酸盐溶液。锌镍单液流电池具有系统简单、高能效、低成本、长循环寿命的特性。锌镍单液流电池为大规模储能提供一个优良的解决方案。本文利用格子Boltzmann方法(LBM)从孔隙尺度研究了锌镍单液流电池多孔正极内的流动传质与电化学反应的耦合问题,分析了锌镍单液流电池多孔正极充电过程中的电化学反应机理,主要研究工作如下:1)提出了一种描述稳态条件下锌镍单液流电池烧结镍电极内部传质和化学反应的孔隙尺度LBM模型,但只考虑了OH~-浓度的变化及其对电化学反应的影响。模拟了电池充电过程中,正极荷电状态为50%时的稳态反应过程,探究了进口电解液流速、充电电流密度及多孔电极孔隙率对电极内OH~-传质和化学反应的影响。2)提出了一种描述稳态条件下锌镍单液流电池电极内部传质和化学反应的孔隙尺度LBM模型。考虑了OH~-、H~+、过电位等因素,建立了比较完善的锌镍单液流电池流动传质LBM模型,模拟了电池充电过程中,正极荷电状态在50%时的稳态反应过程,得到了孔隙内OH~-浓度、电流密度、固相质子浓度、固液相电势以及过电位的分布规律;探究了进口电解液流速、充电电流密度及多孔电极孔隙率对电极内传质和化学反应的影响。3)提出了一种描述瞬态条件下锌镍单液流电池烧结镍电极内部传质和化学反应的LBM模型,模拟了电池充电过程中的瞬态反应过程,得到了孔隙内OH~-浓度、电流密度、固相质子浓度在充电过程中的分布规律;探究了充电电流密度、多孔正极厚度及多孔电极孔隙率对电极内传质和化学反应的影响。基于上述工作,获得了一些锌镍单液流电池多孔正极内传质规律及电化学反应机理。