在当今世界经济飞速发展的情形下,能源紧缺也成为日益严重的问题,越来越多的国家加紧对新型能源器件的开发,期望缓解工业发展过程中造成的能源危机问题,因此如何在有限的资源里发挥能源器件的最大性能是今后工业生产中研究的主要内容。本课题以新型的有机醌基液流电池作为研究背景,研究液流电池电极孔结构对电化学性能的影响,首先对多孔电极建立二维模型,对多孔电极进行数值模拟,分析孔结构特点对电极性能的影响;然后利用建立电极实际结构的三维重构方法,通过图像处理,改变多孔电极的结构特点,对不同结构特点的三维模型进行数值模拟,考察介孔的比例和形貌等参数对电极性能和离子传递过程的影响。通过改变二维多孔电极几何结构的结果表明,在给定的操作条件下,孔隙率为0.4973时平均每平方米的电极表面发生电化学反应的电解液浓度梯度最小,电化学性能最好。并且在多孔电极孔隙率小于0.4时,增加电极表面积对多孔电极电化学性能没有效果。在物质传递阻碍较小的孔隙率0.6152的条件下,孔径尺寸等于67nm占主要孔径比例的孔径分布下其平均每平方米的电极表面发生电化学反应的电解液浓度梯度最小。在孔截面相等的条件下,类三角状孔貌性能最好,类圆形孔貌性能最差。与二维结构相比,三维重构多孔电极结构与实际情况更为接近。本文利用建立三维电极实际结构重构方法,并建立数学模型,对不同结构模型进行数值模拟。通过人工构造大孔-介孔多级孔结构表明,多孔电极在介孔结构存在的情况下其电化学性能要比介孔结构不存在的情况下要好,而且在一定的范围内,多孔电极表面获得的电流密度随着介孔结构的比例增加而增加。并且在介孔比例相近的情况下,圆柱状介孔形貌的多孔电极的电化学性能最好,球状介孔的多孔电极电化学性能最差,构建合理的多孔结构对于电极的制备具有重要意义。综合二维和三维数值模拟结果可以发现,电极孔结构对电化学性能的影响主要表现在孔结构对电解液活性物质ARS传递过程的影响,ARS在固相电极表面发生电化学反应的平均浓度梯度越小,多孔电极表面获得的电流密度也就越大,说明不同的多孔结构造成的物质传递损失与电极性能相关。