锌溴液流电池(Zinc-Bromine Flow Battery,ZBFB)具有使用寿命长、成本低、安全性能高等特点,它的储能优势正愈发被人们所重视,近年来正逐渐在大规模储能中占据一席之地。但随着研究的不断深入,一些问题也被暴露出来,由于需要液体流动作为电池产生离子交换的动力,所以锌溴液流电池系统体积难免较大,且在实际应用中,膜材料与边框的传统处理方式也常常导致大量反应活性物质穿过,使电池陷入自放电之中,此外,对于电极的设置还存在着不小的争议。本文的研究目标是设计开发一套开放性的锌溴液流单电池系统,作为液流电池电极材料、隔膜和电解液等性能测试的实验平台,具体研究内容如下:(1)根据反应原理与特征,结合目前已有的液流电池结构,设计并搭建一款全新的锌溴液流单电池电芯结构。该结构采用对称的壳体结构,并通过膜框和碳毡-泡沫钛复合电极串联,组成新型单电池电芯结构,整体结构简单易于拆卸;(2)设计制作一个新型的流道隔膜框结构。与传统流道结构不同,拥有新型流道设计的膜框不仅具有更低的成本,还可以使电解液在电极框的两侧同时产生大量湍流,大大增加反应点位;(3)利用Ansys仿真软件对新型隔膜框结构进行流道仿真实验。利用Solidworks完成两种流道隔膜框的建模,同时用Ansys对锌溴液流电池内部的流场进行模拟仿真,包括不同设计结构所导致的不同内部压力、内部速度,最后生成速度云图;(4)根据设计与仿真结果自主搭建一套完整的锌溴液流单电池系统,并进行电池各项性能参数测试。测试结果表明,相比于传统的锌溴液流单电池系统,所设计的新型锌溴液流单电池系统体积更小、电阻更低,能量效率达到70%以上,此外,新设计的结构具有更高的能量密度和更好的密封性能。