瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院和IBM蘇黎世研究院的研究人員發(fā)明了一種微型氧化還原液流電池，利用這種集成液流電池可實現(xiàn)對未來的電腦芯片棧(將芯片像千層餅似的堆疊起來以節(jié)省空間和能量)的同時供電和冷卻。在液流電池中，通過閉合的電解液回環(huán)從外部將電解液泵入電池，基于兩種電解液出現(xiàn)電化學反應(yīng)，從而出現(xiàn)電力。

蘇黎世聯(lián)邦理工學院熱力學教授Dimospoulikakos說：“利用液體燃料能很好地實現(xiàn)芯片的運作，并能自己出現(xiàn)電力。”由于科學家們采用的兩種液體既適用于液流電池電解液也適用于冷卻介質(zhì)，芯片多余熱量能通過相同的循環(huán)排除。

該液流電池的厚度僅為約1.5毫米。未來的想法是將芯片進行一層一層的堆疊組裝：先是一層電腦芯片，然后一層供電和冷卻的薄片電池組，然后又是一層電腦芯片，如此循環(huán)。

破紀錄的輸出功率密度

以前的液流電池尺寸較大，重要用在靜態(tài)電力儲存應(yīng)用中，比如與風力發(fā)電站和太陽能發(fā)電廠結(jié)合暫時儲存出現(xiàn)的能量，供以后使用。poulikakos組內(nèi)的一名博士研究生JulianMarschewski說道：“我們是世界上首個發(fā)明這么小的能夠結(jié)合能量供給和冷卻用途的液流電池的團隊?！?/p>
管道網(wǎng)絡(luò)保證了電解液穿過多孔電極進行電化學反應(yīng)

該新型微型電池也創(chuàng)下了同尺寸下的輸出功率密度世界紀錄：電池表面每平方厘米1.4瓦特。即使扣除將電解液泵入電池所需能量，仍然剩余每平方厘米1瓦特的能量密度。同時正如研究者在實驗中所展示的，電解液實際上也能冷卻芯片，散熱量甚至數(shù)倍于電池出現(xiàn)的電能(芯片運行時轉(zhuǎn)換為了熱能)。

利用3D打印優(yōu)化的管道系統(tǒng)

據(jù)科學家稱，構(gòu)建新型微型液流電池最嚴峻的挑戰(zhàn)是如何以盡可能小的功率泵入電解液，同時盡可能提高電解液供給電池的效率?！罢业狡渲械睦硐胝壑悬c十分重要?！?/p>
3D打印的聚合物通道內(nèi)壁。電解液在凹處流動，放大后的圖片對應(yīng)原本的3*4毫米的部分。

電池中的電化學反應(yīng)發(fā)生在兩塊被薄膜隔離的多孔薄電極層上。Marschewski和他的同事們使用3D打印技術(shù)構(gòu)建了一個聚合物管道系統(tǒng)將電解液盡可能高效地壓入電極層。經(jīng)過對不同設(shè)計的多次測試，最終發(fā)現(xiàn)一種楔形會聚槽最具效率。

對更大系統(tǒng)的研究

科學家們現(xiàn)已實現(xiàn)了小型液流電池的概念驗證。盡管新型液流電池的能量密度非常高，但所出現(xiàn)的電能關(guān)于運行電腦芯片而言仍稍顯不足。要將液流電池應(yīng)用于芯片棧中，仍要工業(yè)制造中進行進一步的優(yōu)化。

科學家們指出，該新方法同樣可用于其他應(yīng)用中：比如要同時供能和冷卻的激光器，或者是太陽能電池。此外，通過迫使電解液通過多孔電極，可實現(xiàn)對大型液流電池的優(yōu)化提升。

有關(guān)液流電池

電池以化學形式存儲能量并通過電化學反應(yīng)將其轉(zhuǎn)換為電能。傳統(tǒng)的離子電池將能量存儲于兩個固定的電極中，但液流電池將能量存儲于通過分離的線路泵入的兩種電解液中。Julian解釋道：“原則上液流電池是可充電燃料動力電池?！钡剂蟿恿﹄姵刂荒軐⒒瘜W能轉(zhuǎn)換為電能，液流電池卻能進行雙向轉(zhuǎn)換。

傳統(tǒng)電池要存儲更多的能量，就必須增大體積、新增重量。而液流電池的電解液由外部輸送，因此其電池本體就能設(shè)計得更小更輕，不過也要額外的液體供應(yīng)系統(tǒng)。