已經(jīng)畢業(yè)太久了，而且也已經(jīng)太久沒(méi)在知乎寫長(zhǎng)答案了，有錯(cuò)誤歡迎指出，請(qǐng)輕拍……
截取自今天終于寫完的寫了半個(gè)多月的一篇博客，原文在此：【半瓶CommentsNo.0】nanoFLOWCELL 液流電池燃料電池超級(jí)電容器和電動(dòng)車
先說(shuō)結(jié)論：這是一種改良型的液流電池，它是一種過(guò)渡技術(shù)，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看在新能源汽車方面應(yīng)用前景受限，但短期內(nèi)有繼續(xù)挖掘的價(jià)值。
在電力驅(qū)動(dòng)方面，理想的動(dòng)力電源應(yīng)該同時(shí)滿足“高能量密度”和“高輸出功率”兩項(xiàng)苛刻要求——高能量密度意味著相同重量的電池可以儲(chǔ)存更多電能，或者在儲(chǔ)存相同電能的情況下使用更輕的電池組；而高的輸出功率意味著車輛的電動(dòng)機(jī)可以工作更搞的功率下，既車輛可以更快。
在此次的nanoFLOWCELL之前，普遍認(rèn)為適合做動(dòng)力電源的主要是燃料電池、超級(jí)電容器等技術(shù)。燃料電池其實(shí)已經(jīng)完全不是一種“電池”，在使用電能這種“二次能源”，而是一種新的發(fā)電技術(shù)，開(kāi)著燃料電池汽車，是需要加油加氣加氫或者加別乙醇之類燃料的，而不是需要充電。燃料電池通過(guò)直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能輸出，省卻了化學(xué)能到熱能，到機(jī)械能，再到電能的中間環(huán)節(jié)和損耗，能量效率相當(dāng)不錯(cuò)。而超級(jí)電容器則是直接、純物理方式儲(chǔ)存電能的裝置，由于沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，電荷被直接加載到機(jī)板上，充電幾乎是“秒充”——上海世博會(huì)上到站、停車、充電、斷電、走人的超級(jí)電容器公交車實(shí)在是令人印象深刻。
超級(jí)電容器的優(yōu)勢(shì)在于充放電迅速，劣勢(shì)也在于充放電迅速，它的充放電曲線十分陡峭，完全沒(méi)有化學(xué)電池的充放電“平臺(tái)”，沒(méi)有電壓、電流都相對(duì)穩(wěn)定的這樣一個(gè)階段。換句話說(shuō)，它的放電近似于“失控”，能以多快的速度放走，就會(huì)以多快的速度放走，這也成了限制超級(jí)電容在很多需要穩(wěn)定電壓的應(yīng)用領(lǐng)域，比如絕大多數(shù)消費(fèi)電子產(chǎn)品，里使用的瓶頸。
鋰電池，以及所有嚴(yán)格意義上的“電池”，本質(zhì)上都是將本已經(jīng)釋放出來(lái)的一次能源重新儲(chǔ)存到電池的電極材料之中的過(guò)程，它們因此被稱為二次能源。同時(shí)也因此失去了一部分能量效率（當(dāng)然，輸電部分的損耗如今越來(lái)越小，充電部分損耗也越來(lái)越可控，相比于小型內(nèi)燃機(jī)的能量效率，使用電池依然是相對(duì)環(huán)境友好的），其環(huán)保性也因此受到一定質(zhì)疑——電極材料的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、使用、報(bào)廢的過(guò)程中，未必全程是環(huán)境友好的。
說(shuō)nanoFLOWCELL是一種新型電池是對(duì)的，但它并不是全新的技術(shù)。液流電池已經(jīng)出現(xiàn)已久，但是隔膜損耗、能量效率不高等問(wèn)題限制了這種電池的應(yīng)用。這種電池在結(jié)構(gòu)上與燃料電池非常相像，也并不復(fù)雜。如果大家還記得帶鹽橋的原電池的話，可以想象液流電池就是將鹽橋換成了一層薄膜，并將石墨一類惰性電極設(shè)置在上面。依然是原來(lái)的氧化還原反應(yīng)，只不過(guò)氧化劑與還原劑分別緩緩流過(guò)隔膜兩側(cè)，就實(shí)現(xiàn)了電極反應(yīng)的不斷進(jìn)行。
Flow cells are chemical batteries that combine aspects of an electrochemical accumulator cell with those of a fuel cell. Liquid electrolytes circulate through two separate cells in which a “cold burning” takes place, during which oxidation and reduction processes happen in parallel and thereby produce electrical power for the drive train.
早些時(shí)候MIT通過(guò)層流技術(shù)（兩種液體相互接觸但不混合，井水不犯河水得相對(duì)流動(dòng)）去掉了液流電池的隔膜，獲得了相當(dāng)不錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)室效果。但之后其實(shí)際應(yīng)用的相關(guān)報(bào)道一直沒(méi)有見(jiàn)到（猜測(cè)其原因或許是層流狀態(tài)的維持需要比較穩(wěn)定的環(huán)境，實(shí)際應(yīng)用中情況復(fù)雜，轉(zhuǎn)化成實(shí)際產(chǎn)品尚待時(shí)日）。
MIT的液流電池結(jié)構(gòu)示意圖
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