常规化石能源的过量使用带来的能源枯竭和环境污染问题日益严重,使得可再生清洁能源技术发展迅速,为了解决新能源技术的间歇性和稳定性问题,大规模储能技术应运而生。氧化还原液流电池作为大规模储能技术行之有效的一种技术手段,因其独特优点近些年来得到广泛的发展。本课题的研究对象锌镍单液流电池是氧化还原液流电池的一种,是防化研究院在2007年提出的一种单液流电池体系。其具有系统简单、高能效、低成本、长循环寿命的特性,是大规模储能一种行之有效的技术手段。目前,锌镍单液流电池在小规模的储能范围内技术逐渐完善,但为了扩大其使用范围,更好的完成其商业化目标,有必要对其化学反应机理进行模拟分析以提高其电池性能。在此背景下,并在本课题组的基础上,本文使用REV尺度的格子Boltzmann对其内部的渗流传质过程进行了分析研究。所做工作包含以下几点:1)通过对锌镍单液流电池正极多孔介质结构特征和其内部流动的特点分析。在以往学者对微孔内部渗流模型建立的基础上,选取合适的REV尺度LBM的数学模型。在对该模型的主要影响参数即平衡分布函数和演化过程的作用力处理上,采用Guo等人提出的微孔内渗流模型的作用力处理方式。并通过实验和孔隙尺度的模拟得到计算所需参数,建立完备的多孔电极内部的渗流数学模型。2)同时考虑电池电堆的结构特点,划定单个流道的一部分(包含多孔正极材料)作为渗流计算的计算域。利用上述模型,在确保能够精确展开到宏观控制方程的基础上,采用REV尺度的格子Boltzmann方法求解计算域内流场的分布情况。考察通过改变流道宽度和正极厚度等条件,其内部渗流的变化规律,并分析了在沿流道方向和电极厚度方向上平均流速的变化情况。模拟结果表明,改变两种条件均不影响多孔电极内部流场的基本结构,但是会改变整体的渗流速度大小。电极厚度越大,整体渗流速度越小。流道宽度越大,整体渗流速度越小。3)建立可以描述锌镍单液流电池正极多孔介质内部传质和电化学反应的REV尺度模型,并采用格子Boltzmann方法,对电池的瞬态充电过程进行分析计算。得到孔隙内OH-浓度在充电过程中的分布规律。探究了在电池充电的瞬态过程中,充电电流密度、多孔正极厚度及多孔电极孔隙率对沿流道方向上氢氧根离子浓度在近流道侧和远流道侧以及两侧之间浓度差的影响规律。对比分析了上述三种因素对电池内部传质和化学反应的影响程度。模拟结果表明增大电流密度能够减少充电时间,但其减小充电时间的效果随着电流密度的增大逐渐越小,过大的电流密度可能会在电极厚度方向上造成过大的浓差极化;而电极厚度的增加,会增大OH-离子从近流道侧向远流道侧的扩散阻力,过大的电极厚度会造成过大的浓差极化;孔隙率较小时,OH-离子的扩散阻力会增大,使得浓差极化增大,并且当OH-的传输阻力增大,会对电极内部的电化学反应造成不利影响。并通过分析得到,以上三种因素中电极厚度对多孔电极内部传质和电化学反应的影响最大。在对上述工作研究分析后,得到一些有关锌镍单液流电池正极内部渗流传质的一般规律。