奇米狠狠去啦-嫩草在线视频-看污网站-超碰97av-欧美精品一区在线观看-九九久久精品视频-久久黄色一级片-久久国产美女-综合久久伊人-久久伊人中文字幕-国产香蕉视频在线-四虎网址在线观看-日韩蜜桃视频-久久一二三四区-四虎精品在永久在线观看

同時供電和冷卻芯片的微型氧化還原液流電池

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年03月19日  

瑞士蘇黎世聯邦理工學院和IBM蘇黎世研究院的研究人員發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對未來的電腦芯片棧(將芯片像千層餅似的堆疊起來以節省空間和能量)的同時供電和冷卻。在液流電池中,通過閉合的電解液回環從外部將電解液泵入電池,基于兩種電解液出現電化學反應,從而出現電力。


蘇黎世聯邦理工學院熱力學教授Dimospoulikakos說:“利用液體燃料能很好地實現芯片的運作,并能自己出現電力。”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,芯片多余熱量能通過相同的循環排除。


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。


未來電腦中可能使用三維芯片棧。其中集成的微尺度液流電池可實現同時供電和冷卻

破紀錄的輸出功率密度


以前的液流電池尺寸較大,重要用在靜態電力儲存應用中,比如與風力發電站和太陽能發電廠結合暫時儲存出現的能量,供以后使用。poulikakos組內的一名博士研究生JulianMarschewski說道:“我們是世界上首個發明這么小的能夠結合能量供給和冷卻用途的液流電池的團隊。”


管道網絡保證了電解液穿過多孔電極進行電化學反應

該新型微型電池也創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,散熱量甚至數倍于電池出現的電能(芯片運行時轉換為了熱能)。


利用3D打印優化的管道系統


據科學家稱,構建新型微型液流電池最嚴峻的挑戰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。“找到其中的理想折中點十分重要。”


3D打印的聚合物通道內壁。電解液在凹處流動,放大后的圖片對應原本的3*4毫米的部分。

電池中的電化學反應發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打印技術構建了一個聚合物管道系統將電解液盡可能高效地壓入電極層。經過對不同設計的多次測試,最終發現一種楔形會聚槽最具效率。


對更大系統的研究


科學家們現已實現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,但所出現的電能關于運行電腦芯片而言仍稍顯不足。要將液流電池應用于芯片棧中,仍要工業制造中進行進一步的優化。


科學家們指出,該新方法同樣可用于其他應用中: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,可實現對大型液流電池的優化提升。


有關液流電池


電池以化學形式存儲能量并通過電化學反應將其轉換為電能。傳統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。”但燃料動力電池只能將化學能轉換為電能,液流電池卻能進行雙向轉換。


傳統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計得更小更輕,不過也要額外的液體供應系統。


相關產品