关键区别在于液流电池的辅助设备是否保持运行。在空闲运行模式（idle running mode）下，泵、冷却和通风系统可能会消耗电能，而电池不向外部输出功率；因此，观察到的损耗结合了电堆自放电和辅助设备能耗。在待机模式（standby mode）下，泵和辅助设备停止工作，因此测得的损耗主要是电堆内部的电化学穿透（crossover）。
空闲测试测量的是系统级损耗，而待机测试则隔离了电堆自放电。在待机状态下，活性物质穿过膜并在电堆内部发生反应，逐渐降低其存储电荷，而不会直接消耗外部储罐中的电解液。
为什么运行模式会改变测得的损耗
空闲运行模式包含电化学自放电以外的损耗
在空闲运行期间，即使没有外部电输入或输出，电解液也会持续在电堆中循环。因此，活性物质可以穿过膜并发生反应，从而降低电堆的荷电状态（SOC）。
泵和辅助系统也会消耗电力。这种消耗属于寄生能量损耗，虽然在严格的电化学意义上不属于自放电，但它构成了电池系统在空闲期间总能量损耗的一部分。
待机模式隔离了电堆行为
在待机模式下，泵停止工作，辅助功耗降至接近零。剩余的损耗发生在电堆内部，主要是通过活性物质穿过膜的渗透。
由于电解液不再循环，这种渗透仅限于电堆内部滞留的液体。主要电解液储罐不会因这种待机过程而直接退化。
待机损耗最终会达到极限
随着电堆内部电解液的自放电，进一步反应的化学驱动力会下降。一旦电堆内滞留的电解液有效完成了自放电，额外的待机容量损耗就会停止。
这意味着待机自放电可以降低电堆当前可用的电荷，而不会永久性地消耗外部储罐中存储的总活性物质。根据系统的运行协议，电池在循环和重新平衡后可能会恢复其可用容量。
导致电堆自放电的原因
活性物质穿过膜
膜将正极和负极电解液隔开，同时允许特定的离子通过以保持电荷平衡。它并非对所有电化学活性物质都完全不渗透。
膜特性控制渗透速率
渗透程度取决于膜的渗透性和电池的运行条件。因此，膜的选择对于减少待机自放电至关重要。
实验室测试可以通过在相同的电解液、温度和初始充电条件下测量电压或SOC的衰减速度来比较不同的膜。
电堆组件同样重要
膜并不是唯一相关的组件。密封件、电极、流道以及组装后的电池都会影响电解液的滞留、混合以及测试边界的完整性。
受控的测试装置有助于将膜渗透与组装问题或意外泄漏区分开来。
实验室装置如何量化损耗
将电堆置于非运行状态
为了测量待机自放电，研究人员将电堆充电至预定状态，然后关闭泵和辅助设备。电堆在受控时间内保持静止状态。
这种配置消除了测量中的泵运行和大部分辅助能耗，使测试能够专注于电堆内部的电化学衰减。
跟踪电池电位随时间的变化
电池分析仪或等效测量系统会持续记录空闲或待机间隔期间的电池或电堆电压。电位下降表明电堆的电化学状态正在发生变化。
跟踪SOC衰减
研究人员还可以计算或测量荷电状态（SOC）随时间的变化。自放电率即表示为预定义的非运行期间内的SOC下降值。
与仅比较电压相比，比较SOC衰减可以使结果在不同的初始运行点之间更具参考价值，前提是SOC估算方法保持一致。
将电堆损耗与辅助能耗分离
对于空闲运行测试，实验室装置在泵、热管理或通风设备保持活动状态时记录电堆的电气行为。辅助系统的用电量必须单独测量，例如通过测试系统的功率监控通道。
最终结果可以报告为两个量：
- 电堆自放电：从电压或SOC衰减推断出的损耗。
- 辅助能耗：泵、冷却、通风及相关设备使用的电能。
这种分离避免了将高功率泵误认为是高膜渗透率的情况。
使用可编程设备实现可重复条件
研究装置通常结合了可编程液体泵、热管理控制器和多通道电池分析仪。这些仪器使工程师能够重现运行状态并系统地比较测试条件。
理解权衡
空闲测试更贴近系统实际运行
空闲运行测试包含了已部署系统在可用但未主动充放电时可能经历的条件。因此，它们提供了系统总能量损耗的真实测量值。
其局限性在于归因：结果不佳可能是由膜渗透、泵功率、冷却需求、通风或其他辅助负载引起的。
待机测试提供更纯净的组件数据
待机测试更适合比较膜和电堆组件，因为结果中剔除了辅助功率。它展示了当循环和支持系统不活动时电堆的表现。
电压不等于可恢复的系统容量
电堆电压的下降表明滞留电解液内部发生了电化学自放电，但这不应自动解读为外部储罐中所有活性物质的永久性损失。
测试协议应区分临时的电堆级损耗与电解液再次循环后不可逆的系统级容量损失。
测试条件必须受控
温度、初始SOC、电解液成分、电堆体积、膜状态和测试持续时间都会影响测得的衰减。只有在记录并保持这些条件一致时，比较才有意义。
为您的目标做出正确的选择
使用与所提出的工程问题相匹配的测试模式。
- 如果您的主要关注点是膜或电堆材料性能：使用泵关闭的待机测试，并量化电池电位或SOC随时间的衰减。
- 如果您的主要关注点是系统总效率：使用空闲运行测试，并测量电堆衰减和辅助电力消耗。
- 如果您的主要关注点是控制系统优化：通过可编程泵送和热控制比较空闲和待机周期，以确定何时进行循环是合理的。
- 如果您的主要关注点是容量保持：在待机间隔后重新循环电解液，以区分临时的电堆损耗与外部储罐中的永久性损失。
对电堆衰减和辅助需求进行仔细的分离测量，可以将自放电测试转化为改进膜、电堆组件和待机控制协议的实用工具。
总结表：
| 特性 | 空闲模式 | 待机模式 |
|---|---|---|
| 泵/辅助设备状态 | 开启，消耗电能 | 关闭，辅助能耗可忽略 |
| 主要损耗机制 | 电堆自放电 + 辅助能耗 | 电堆自放电（主要是物质渗透） |
| 测量重点 | 系统级能量损耗 | 电堆级电化学衰减 |
| 典型量化方式 | 电压/SOC衰减 + 辅助功率消耗 | 电压或SOC随时间的衰减 |
| 应用场景 | 系统总效率分析 | 膜和电堆材料比较 |
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