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随着化石能源日渐短缺,以及燃烧化石能源带来的环境问题日益严峻,各国纷纷加快了对海洋资源的开发和利用。然而进行长期的深海探测和海下作业需要消耗大量的电能,常规电源在寿命和安全性方面很难满足要求,因此,可再生分布式海洋电源--海水溶解氧电池(简称海水电池)展现出较大的应用前景。海水电池具有完全开放结构,电池性能不仅受电极材料影响,还与溶解氧浓度、海水流速等环境参数以及工作电流、正负极距离等电池参数有关。因此,研究上述因素对海水电池性能影响对于促进海水电池实际应用具有重要意义。本文针对海水电池使用工况条件,通过开路电位、动电位极化、恒流放电、失重等测试方法,系统评价了Mg-Ga-Hg合金在海水中的电化学行为,考察其作为海水电池负极材料的相关性能；通过测稳态极化曲线、恒流放电曲线等方法研究了聚丙烯腈基碳纤维(PAN-CF)作为海水电池正极在电化学改性前后对海水溶解氧还原反应的催化性能,并研究了海水流速、溶解氧浓度、工作电流、反应副产物对电化学改性后的聚丙烯腈基碳纤维(MPAN-CF)电极性能的影响；最后,还讨论了正负极距离对海水电池输出电压的影响。本文主要研究结果如下：1、Mg-Ga-Hg合金未工作时在海水中的自放电速率为0.381m A/cm2,开路电位为-1.91～-1.95V,在1～9mA/cm2电流密度下放电时工作电位均负于-1.9V,激活时间小于10s,电流效率在70%左右,且间歇放电性能良好,在盐度大于1.5%的静态或动态海水中均具有良好的电化学活性,适合作海水溶解氧电池负极材料。2、电化学改性后的PAN-CF电极对海水中的溶解氧还原反应具有良好的电催化活性,且刷状电极(MPAN-CFB)可以有效提高电极传质性能,海水流速越大、溶解氧浓度越高,电极性能越好,且在流速大于2cm/s、溶解氧浓度高于3mg/L的常温海水中,电极在-400mV电位下工作电流密度可以达到-32.3mA/g;在模拟深海环境(溶解氧浓度3mg/L、海水流速2cm/s、温度4℃)中,电极在-400mV下工作电流密度仍可以达到-10.9mA/g,适合作海水溶解氧电池正极材料。3、MPAN-CFB电极适合在低于200mA电流下工作,且工作初期副产物对电极性能影响较为严重,在100mA电流下的稳定工作电位分别可以达到-247mV、-343mV。在设计海水电池时应根据电池工作电流合理设计正负极之间距离：若单支MPAN-CFB电极工作电流大于100mA,正负极之间距离应低于12cm；若工作电流小于100mA,则正负极之间距离可以增大到25cm。