蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)和IBM Research的研究人員打造出一種薄型的氧化還原液流電池,能夠內建於電腦晶片堆疊中,在為電腦晶片供的同時也冷卻晶片。

利用這種新式的液流電池作為3D堆疊中的分層,能夠同時提供電力與冷卻功能。液流電池一般透過電化學反應,從兩種液體電解質中產生電力,並透過封閉的電解質迴路,從外部泵送到電池單元。

蘇黎世聯邦理工學院熱力學教授Dimos Poulikakos說:「這些晶片有效地使用液體燃料運作並產生自己的電力。」

這種電池的厚度僅1.5mm,研究人員的想法是在電池之間逐層組裝晶片堆疊。新式的微型電池輸出還達到了1.4 W/cm^2的新高紀錄。

液流電池通常規模較大,主要適用於固定能量儲存的應用中,例如結合風電場與太陽電廠等暫時儲存所產生的能量,使其得以在稍後需要供電時使用。蘇黎世聯邦理工學院博士研究所學生Julian Marschewski說:「我們最先想到要打造這種結合能源供應與冷卻功能的小型液流電池,」

這項研究的關鍵之一在於證實這種電解質液體能夠冷卻晶片,同時散發比電池產生更多的熱作為電能。

電池中的電化學反應發生在由薄膜隔離的兩個多孔電極薄層中。Marschewski和其他研究人員使用3D列印技術打造聚合物通道系統,盡可能有效地將電解質液體壓入多孔的電極層。經設試後證實最合適的設計是採用楔形聚合通道製作。

研究人員們目前可提供一種用於建構小型液流電池的原始驗證概念,儘管具有高功率密度,但仍不足以實際操作處理器,因此,研究人員的下一階段任務是為操作系統進行最佳化設計。

這種液流電池還可以用於太陽能電池,其中所產生的電力可直接儲存在電池單元中,並在稍後需要時使用。此外,該系統還可以將太陽能電池的操作溫度保持在理想水平。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Chip-sized flow batteries could power and cool 3D stacks,by Nick Flaherty)