电池、超级电容器和燃料电池

电池

电池由电极（正极（+）和负极（-））、导电电解质以及位于负极与正极之间的隔膜组成。在可充电锂离子电池（LIB）中，一价锂离子在电极之间迁移。放电时，负极（-）发生氧化反应（失去电子），正极发生还原反应（获得电子）。 充电时，这一过程会发生逆转。由于具有高能量密度、高功率密度、安全性更高以及材料成本更低等优势，锂离子电池彻底改变了电子行业，并已融入我们生活的方方面面，从移动设备到电动汽车。2019年，诺贝尔化学奖授予了开发锂离子电池技术的科学家们。 

燃料电池

燃料电池由阳极、阴极和导电电解质组成，通常通过串联连接形成电池堆，以增加总发电量。电极由多孔材料构成，其表面涂覆有催化剂以产生电能。燃料电池主要分为五种类型，其区别在于所使用的电解质类型：聚合物电解质膜、固体氧化物、磷酸、碱性及熔融碳酸盐。 聚合物电解质膜（也称为质子交换膜，PEM）技术被认为是最有希望取代碱性燃料电池技术的方案。

燃料电池作为一种替代能源技术得以发展，因其高效率、低排放和对环境影响小，已超越传统内燃机。燃料电池仅产生热量和水作为副产物，使其成为未来多种应用领域（包括便携式设备、固定式设备和交通运输解决方案）中极具前景的能源选择。

超级电容器

超级电容器的组成与电池相似。然而，超级电容器的特点在于其储能能力。电极材料对超级电容器的储能性能起着关键作用，可分为三类：基于静电作用的双层电容器、基于电化学作用的伪电容器，以及兼具两者特性的混合电容器。

超级电容器是一种高能量密度的能量源，具有高储能容量、长保质期和快速充电能力，因此非常适合应用于混合动力汽车、便携式设备和能量 harvesting 等领域。