社会经济能够高速发展离不开能源和资源的高效利用。越来越多的不可再生化石能源大规模消耗,使得生态环境问题愈来愈凸显。通过太阳能、风能和地热能等清洁的可再生能源发电的需求迅速增加。由于这类可再生能源发电存在的地域性、不均衡性和间隙性的缺点,迫切需要发展高效和经济的电化学储能系统以缓和其对电网运行的冲击。水系液流电池（ARFB）具有优秀的可扩展性、灵活性和低成本等优势,成为各种电化学储能技术中极具有吸引力的候选者。与使用固态电极的常规电池的不同,在ARFB中氧化还原活性物种溶解在电解质溶液中,其有限的溶解度导致ARFB的能量密度不高。为了提高能量密度,与传统电池竞争,本研究设计开发了由固态有机阳极与无机液流阴极组合而成的水系混合液流电池（AHFB）体系。主要的研究内容如下:（1）首先通过直接磺化反应,合成了一种低氧化还原电位的电活性共轭有机分子—二羟基蒽醌二磺酸（DHAQDS）,通过循环伏安（CV）等电化学手段研究其在酸性水溶液体系中的电化学性质和稳定性,并测量了其溶解度,探索了可能的液流电池应用。（2）其次,通过曼尼希反应合成了一个高正氧化还原电位的共轭有机分子—四甲胺亚甲基联苯酚（TABP）,通过循环伏安（CV）等电化学手段研究其在酸性水溶液中的电化学性质和稳定性,并测量了其电化学动力学参数和溶解度。进一步以DHAQDS为阳极氧化还原电解质,以TABP为阴极氧化还原电解质,组建了一个水系全有机液流电池（AORFB）。DHAQDS//TABP电池的开路电压约0.84 V,电流密度150 m A(30 m A cm-2)下的放电容量为17.94 m Ah(放电容量1.79 Ah L-1)。活性材料利用率为33.5%。100个连续充放电循环中,电池每个循环的容量保持率为99.477%,库伦效率约98.5%。（3）接着,通过席夫碱缩合反应合成了具有共轭氮杂结构的电活性分子—六氮杂萘（HATN）及其衍生物,并通过核磁共振和电镜等技术手段对其结构和形貌进行了表征。研究了这些HATN衍生物在碱性水溶液体系中的电化学性质与稳定性。进一步组建了以HATN为固态阳极材料和以亚铁氰化钾为液流阴极电解质的水系混合液流电池（AHFB）,并探究了HATN的电化学反应机理以及电池容量衰减的可能原因。该电池体系在8 A g-1下,1500个连续充放电循环后,每个循环的容量保持率为99.977%,库伦效率和能量效率分别为99.7%和75.5%。（4）最后,我们以苯二酚衍生物和马来酸酐衍生物为起始反应物,通过缩合成环反应,合成了电活性的萘四酮（NTO）衍生物。通过核磁共振、热重和电镜等技术手段对其分子结构和形貌进行了表征,并通过循环伏安（CV）等电化学手段研究其在酸性水溶液中的电化学性质和稳定性。进一步测试了四甲基萘四酮（TMNTO）在酸性水溶液中的电化学动力学参数和电极性能。进一步使用TMNTO组建水系对称二次电池,并考察了电池性能和稳定性。