磁能电池在应用上具有可能性吗？

磁能电池在应用上具有可能性吗？

应邀挪到这里

我们先看看几种储能方式，引WIKI上的一个表：

【超长表格预警】

（注1：表中有些数据未标明引用，但是从已标明的来看，考虑到维基一贯的信誉，我认为还是可以满足我们的需求的，量级上应该没有太大的差异）

（注2：根据维基解释，这个是包括附加设备的能量密度，比如电池要记入电极）

Storage materialEnergy typeSpecific energy (MJ/kg)Energy density (MJ/L)Direct usesUranium (inbreeder)

fission80,620,000

1,539,842,000Electric power plants (nuclear reactors)Thorium (in breeder)

fission79,420,000

929,214,000Electric power plants (nuclear reactors)Hydrogen (compressed) at 70 MPa)

1425.6Rocket engines, experimental automotive engines, grid storage & conversionLPG (includingPropane /Butane)Chemical46.426Cooking, home heating, automotive engines, lighter fluidGasoline (petrol) / Diesel /Fuel oilChemical~46~36Automotive engines, power plantsJet fuelChemical4335AircraftFat (animal/vegetable)Chemical37Human/animal nutritionCoalChemical24Electric power plants, home heatingCarbohydrates (including sugars)Chemical17Human/animal nutritionProteinChemical16.8Human/animal nutritionWoodChemical16.2Heating, outdoor cookingTNTChemical4.6ExplosivesGunpowderChemical3ExplosivesLithium battery (non-rechargeable)

1.84.32Portable electronic devices, flashlightsLithium-ion batteryElectrochemical0.36

–0.8750.9–2.63Laptop computers, mobile devices, some modern electric vehiclesAlkaline batteryElectrochemical0.671.8Portable electronic devices, flashlightsNickel-metal hydride batteryElectrochemical0.2880.504–1.08Portable electronic devices, flashlightsLead-acid batteryElectrochemical0.170.34Automotive engine ignitionSupercapacitorElectrical (

)0.018Electronic circuitsElectrostatic capacitorElectrical (electrostatic)0.000036Electronic circuits

看看，这些供能物质多数是化学供能，像是氢气燃烧，电池放电什么的。在能量密度上，最高的是核反应

我们看看最可怜的最后两行。

从技术的可行性上来讲，由于我们非常容易获得很强的电场，所以也能够获得较高的电场能密度。但是看看这可怜的能量密度吧，1e-5，这种基本可以忽略掉的效率，怎么用来大规模地储存能量呢？

在高压电中，获得小范围的，达到1e7V/m的电场还是比较容易的，但是就算是这样的电场，单就电场能密度而言，也只有1e1~1e2的量级。如果考虑到这么高的电场范围不太大，还有为了维持高电场而需要的附加设备的话，实用性非常低。想象一下我们要在电容上加几千几万伏直流电压……

磁场呢？我上一次关注磁场的时候，看到德国有研究团队号称产生了地球上最强的磁场：12T貌似是。这种磁场下，磁能密度：1e-4~1e-5，我们不讨论剩下的事情了好吗……

下面来回答题主的问题：

可能性：已经实现了；

实用性：目前看来非常小；

我们再来讨论一些附加的问题吧。

1. 如何维持一个磁场：磁性物质的磁化，属于现在的前沿，并且受材料影响很大；常用的、可控的还是线圈的方式。这样的维持，本身要由电流消耗大量能量，并不适合用于储能。

2. 如果我们不去管特殊的物质，仅就顺磁性来看，是物质内部自旋有序排列的结果。现在我们考虑这样的方式来储能：利用物质的磁化。理论上来讲，相对磁导率可以大，所以这种方式应该更有效率。 但是，这个能量怎么提出来呢？储能的过程，是无序变有序的过程；放能，是有序变无序的过程，所以基本上只能靠放热进行了吧，这又是一个效率极低的过程了。

总之：从大规模储能上，我看不到磁能的任何优势。但是，对于控制能量，比如电路中的电感啊，磁能制冷啊，倒是有便于控制的优势。总之，如果不在高磁场，或者磁性材料上取得宇宙级的突破，磁能是不适合大规模储能的。

后注：鉴于整个答案里面，计算只用到了电磁能表达式， 高中水平即可，所以没有列出计算过程。