碳毡作为液流电池等电化学设备中最常见的流经型多孔电极,不仅是电化学反应的场所同时也是电解质传输的重要通道。电解液在碳毡中传输时,可能会析出气体,引起碳毡内的气液两相流,造成反应物的分布不均及传质恶化。为了深入理解这类传质问题并为电极设计提供依据,本文着重研究了多孔碳毡内气体析出诱导的气液两相流流动特性。目前,国内外的计算模拟和实验研究主要针对的是多孔介质中流体单相流动或气液预混引起的气液两相流动,而对多孔介质中气体析出诱导的气液两相流研究较少,而且这些研究的实验条件和流动环境都与电极内气体析出诱导的气液两相流存在着很大区别,无法进一步了解多孔电极在气液两相流下的传质机理。本文根据多孔电极的工作环境,设计并加工了新的实验平台,能够模仿半电池中多孔电极的实际工况,实现碳毡的气相饱和度及渗透率变化等关键参数的定量测量,主要做了以下工作:首先,借助于称重法、差压测量以及可视化观测的手段研究了气体析出现象导致的碳毡内气液两相流的流动特性,设计了实验装置并分析了实验误差。结果显示:气体析出现象会影响碳毡内传质,导致碳毡内气相饱和度和工质流经的摩擦压降不断增大,直到气液两相流进入宏观稳态阶段,碳毡的液相渗透率和液相相对渗透率则不断下降至一个最小值。然后,基于运行原理和实际工况,分析了多孔电极的实际工作环境,确定了实验条件,优化完善了实验流程和实验数据处理方法。分析得出:可以通过调节流体流经碳毡的流速和进出口温差来模拟电池系统中不同析气量的情况,可以通过称重法来测量碳毡内的气相饱和度,可以通过测量各种条件下流体在碳毡中单相流和两相流的压差来计算碳毡的液相渗透率变化。最后,在实验条件、流程和处理方法优化的基础上,探讨了表观流速、进出口温差、流动方向和亲疏水性等运行参数对碳毡内气相饱和度和液相渗透率的影响。结果表明:对于气体析出诱导的碳毡内气液两相流,增大流速会使碳毡内气相饱和度减小,液相相对渗透率下降的程度减小;而增大进出口温差会造成碳毡内气相饱和度增加,液相相对渗透率下降的程度增大;竖直向上的流动方向能减小碳毡内气相饱和度,但会增大液相相对渗透率下降的程度;相同实验条件下亲水性碳毡比之疏水性碳毡内的气相饱和度和液相相对渗透率下降的程度都要小,但两者都存在传质不均匀的现象。