全钒氧化还原液流电池作为一种新型的绿色能源,具有保存期无限、使用寿命长、能够实现深度放电(100%)以及快速充电等优点,所以该电池的研究备受关注,并取得了很大进展。虽然关于全钒液流电池的论文和报道很多,也取得了不少成就,但是有关电解液流量控制与双极板流道优化方面的报道较少,并且这两方面对液流电池的性能有很大影响,所以对液流电池的电解液流量进行研究以求出最佳流量,以及对双极板流道进行优化设计具有非常重要的意义。本文根据Gibbs自由能、Nernst方程与全钒液流电池电解液的电化学反应建立了全钒液流电池的电堆模型,该模型显示电堆电压与电堆功率均是运行条件的函数。运行条件包括钒离子浓度、质子浓度、电流、温度与电解液流量。并对运行条件对电堆性能的影响进行了讨论,结果表明：电流大小与电堆的充放电时间、电压效率以及能量效率成反比；钒离子浓度与电堆的充放电时间、电压效率以及能量效率成正比；硫酸浓度与流量对电堆的充放电时间没有影响,与电压效率与能量效率成正比。另外,在全钒液流电池的运行过程中温度的变化较小,为了方便计算,可以认为温度是恒定的。全钒液流电池系统的整体模型包括两部分：电堆的电化学模型与由外部管道和电堆内部流道组成的机械模型。一个高效的液流电池控制策略必须能够把较多电化学能转化为电堆功率,同时减小损失。为了达到这个目的,本文根据建立的电化学模型和机械模型对电解液的流量进行了研究。通过研究发现,最佳流量是关于荷电状态(SOC)的函数。因此,可以根据液流电池的荷电状态,对流量进行实时控制,使电池的能量效率达到最大值。为了简化系统装置,缩小成本,可以用放电时荷电状态为90%时的最佳流量作为恒流量代替实时控制流量。不过,此时的能量效率比实时控制流量稍低,因此可以综合考虑,权衡一下利弊再进行选择。液流电池双极板流道的主要功能是：均匀地分配单体电池内的电解液,使电解液能够均衡地到达单体电池的每个部分；以及保证反应后的电解液顺利排出。如果电解液分布不均匀,将导致单体电池的局部电解液供应不上,致使单体电池的效能不能充分发挥,进而影响整个液流电池系统的性能。所以本文对全钒液流电池的双极板流道结构进行优化是非常有意义的。为了提高全钒液流电池单电池的性能,本文根据两种传统的、常用的双极板流道结构：平直并联流道和蛇形流道,对全钒液流电池的双极板流道结构进行了优化。通过理论分析与数值模拟对双极板流场进行了分析研究,并根据研究结果,将优化后的流道结构与传统的流道结构进行比较。通过比较发现,优化流道的性能高于常用的两种传统流道。