当莫妮卡开着她的电动汽车前往母亲家时，车上的电池指示器显示需要重新充电。她在一个充电站停下来，在加油站刷了信用卡，把喷嘴插入车内，并在5分钟内将400升用过的纳米液体换成新的。在她等待的过程中，一辆油罐车开过来为充电站补充燃料，交换数万升充满电的燃料。莫妮卡关上她的电动汽车的加油孔，带着足够的存储能量开上高速公路，可以行驶640公里（400英里）。

1、她的电动汽车中的电池是液流电池的一种变体，其中用过的电解液被替换而不是重新充电。液流电池安全、稳定、寿命长，且易于补充，非常适合用于平衡电网、提供不间断电力和作为电力来源的备用电源。

2、不过这种电池使用一种全新的液体，称为纳米电燃料。与同等大小的传统液流电池相比，它可以存储多达15至25倍的能量，进而使得电池系统可以更小，方便用于电动汽车上，并且能量密度足够高，提供与汽油动力车相同的续航里程和快速加油能力。这是美国国防高级研究计划局（DARPA）战略技术办公室正在推动的一项民用衍生品，该项目是为了到2030年方便军事部署全电动补给车辆，以及到2050年部署电动战术车辆的一部分。

 

纳米颗粒大大提高了液流电池燃料的能量密度，使其适合在电动汽车中使用

3、电池会产生一大堆问题。你需要一个充电基础设施，对于美国军方来说，这意味着需要部署很多这样的充电基础设施，而且这些地点往往都在在恶劣的地方。然后需要长时间的充电；热失控火灾的危险；锂电的使用寿命相对较短；当旧电池不再有用时，取得电池材料和回收它们也有很大的困难。DARPA的目标是开发出能够缓解这些问题的电池。新型液流电池似乎达到了所有标准。如果成功的话，交通电气化的好处将是巨大的。

4、米电燃料电池是对还原氧化（redox）液流电池的新形式，这种电池最初于大约在一个半世纪前被提出。该设计在20世纪中期恢复了生命力，被开发用于月球基地的可能用途，并进一步改进用于电网存储。

5、流电池的电池单元使用两种含有离子的化学溶液，一种作为阳极液（靠近阳极），另一种作为阴极液（靠近阴极）。两种溶液之间的电化学反应推动电子通过电路。典型的氧化还原液流电池使用基于铁铬或钒化学物质的离子；后者利用了钒的四种不同离子态。

(1在反应的化学方面，每种溶液被连续泵入电池的不同侧面。离子通过膜从一种溶液传递到另一种溶液，膜使溶液保持分离。在电气方面，电流从一个电极移动到外部电路，在返回相反的电极之前绕一圈。电池可以通过两种方式充电：两种溶液可以通过相反方向移动的电流本地充电，就像传统电池的充电方式一样，或者用充电的溶液替换用过的溶液。

(2除了在性能和安全性方面超越锂电池之外，液流电池还更容易扩大规模：如果你想存储更多能量，只需增加溶液存储罐的大小或溶液的浓度。如果你想提供更多的电力，只需将更多的电池单元堆栈在一起或加入新的堆栈。

6、olta能源技术公司位于伊利诺伊州奈珀维尔的技术主管卡拉·罗德比表示，这种可扩展性使液流电池适用于需要高达100兆瓦的应用，卡拉·罗德比是液流电池方面的专家。她举例说，这样的应用包括在电力网中平衡能量流。然而，传统的液流电池在给定的体积和质量中存储的能量非常少。它们的能量密度只有锂离子电池的10%。罗德比解释说，这与水溶液可以保持的物质量有关。就像你只能在一杯水中溶解那么多盐，因此到目前为止，液流电池对于大多数应用来说都太笨重了。要使它们缩小到足以适用于电动汽车，需要将它们的能量密度提高到锂离子电池的水准。