微流体燃料电池

兼制冷与发电

一种可同时供能并主动冷却 AI 芯片的微流体燃料电池,其电化学性能和冷却能力会随反应物流速和加热模式灵活耦合,为下一代芯片的热电联供提供新途径。

Hao, Dai · 张子洋 · Zhang, Mingming · 徐心海 · 董广忠 · Leung, Dennis Yiu Cheong · Leung, Michael Kwok Hi · 王一飞

Chemical Engineering Journal 2025

参数信息

峰值功率密度
27.3 mW/cm²
峰值功率密度
16.6 mW/cm²
芯片温度降幅
54.0 °C
芯片温度降幅
64.2 °C

技术优势

废热变增益

加热芯片产生的热量被电解液吸收,使电解液温度升高,反而加快了电化学反应动力学,从而在低流速下获得更高的功率密度。

同时供能冷却

系统在输出电能的同时连续移除芯片废热,无需额外的泵或散热设备,实现了热电联供。

流速灵活调控

通过调节电解液流速可以平衡功率输出和冷却效果:低流速下功率密度高但冷却差,高流速下冷却效果好但功率密度低。

堆叠提升双效

将多个微流体燃料电池堆叠可以同时提高冷却效果和功率输出,且优于简单放大单电池。

应用场景