如今由于工业中应用（如建筑和运输部门）的主要能源为化石燃料,是造成环境污染和温室气体排放的重要原因,为了减少化石燃料的使用,可再生能源的发展和低碳化是如今人们关注的热点问题。而以风能、太阳能为首的可再生能源普遍存在间歇性与不稳定的缺点,储能技术的发展可以有效地弥补可再生能源的缺点,是新能源发展的核心支撑。在众多储能技术中,电化学储能由于效率高、灵活性好和低成本等优点,成为了最具应用前景的储能技术之一。液流电池为电化学储能中的一大类,其中锌镍单液流电池由于能量密度高、成本低、结构简单等优势而成为很具吸引力的技术。但是,锌镍单液流电池目前仍处于小规模示范项目阶段,距离其商业化仍有一些问题需要解决。数值模拟的方法可以对锌镍单液流电池内部传质机理、以及电化学反应进行深入探究,故本文采取了以数值模拟为主的方法,在通过相关电池实验堆数值模型进行准确性分析的基础上,对锌镍单液流电池内部物理场反应机制,及电池作用机理进行了研究。具体工作内容如下:（1）首先基于锌镍单液流电池的三维瞬态模型,分析了电池的正负极极化和整体极化,仿真模型的准确性通过实验进行了验证,并对以镀镍钢带为负极的锌镍单流电池的极化分布进行了系统研究。由于镀镍钢带作为负极存在严重的极化现象,为了降低锌负极的极化以及提高其性能,以多孔泡沫镍进行替换。研究了不同工况（电流密度和电解液流速）下,泡沫镍的厚度和孔隙率的影响,并总结了泡沫镍的最佳参数的影响规律。研究表明,锌镍单液流电池内部正、负极活化极化及负极浓差极化对总计化影响尤为显著。通过对以镀镍钢带为负极的过电位的研究,欧姆过电位的影响占比较大,但其总体分布较为均匀,故为总极化的影响不大。由于其多孔性和高比表面积,多孔泡沫镍可以降低负电极的局部电流密度,增强传质过程。模拟结果表明,随着泡沫镍孔隙率的增加,对负极活化极化和浓差极化的降低效果更为显著。当降低电流密度和增加电解液流速时,负极多孔泡沫镍可以显著地提高锌镍单液流电池能量效率。着重对泡沫镍对负极各过电位的影响进行了多参数响应面分析,探究了各参数对极化情况的影响,并拟合出各参数的流固耦合公式,且对过电位最低情况进行了预测分析。（2）建立了考虑电化学反应、传质和水力损失的单泵多堆负载锌镍单液流电池的动力学模型。基于充电能量最小和放电能量最大的原则,考虑了电解液流量和电流密度对电位窗和锌沉积形貌的影响,提出了一种自适应调节的电解液流量供电方案。通过考虑流量对锌沉积的影响,优化后的电解质供应策略不仅可以提高系统效率,而且可以有效延长ZNB的使用寿命。结果表明,减小电解液优化时间间隔可在一定程度上提高系统的能效,而减小应用电流密度可有效提高系统的能效;基于流动因子法,并考虑阳极锌沉积的形貌,不仅可以进一步提高系统的能效,而且可以改善锌沉积的形貌。（3）析氢副反应产生的两相流（气泡流）对电池性能的影响展开了研究,建立了考虑析氢寄生反应的ZNB二维瞬态模型,通过实验对本文建立的数值模型进行了验证,然后研究了电池内氢体积分数、析氢反应电流密度等相关参数随时间和空间的变化。在进一步分析气泡流动对负极表面离子转移影响地机理研究基础上,研究了多参数对氢气体积分数和电池极化损失地影响,首次从机理上解释了析氢反应引起的两相流现象对电池性能的影响,为理解电池副反应对电池循环充放电寿命的影响奠定了理论基础。结果表明,氢气气泡流的存在可以促进负极的离子转移,降低电池的极化损失,其中对浓差过电位的降低尤为明显。而电解质流速的增加、初始氢氧根离子浓度的增加、外加电流密度的降低、以及气泡直径的增加,均会使得电池极化损失有效下降。