正如张文宏教授所说：“今天，真正懂科学的人其实并不多，既懂科学又能做科普的人更是少之又少。科普是沟通的过程，是把科学变成看得见的东西，并且指引人们更好地生活”。为开展好2021年科技周活动，进一步普及科学文化知识，促进科技创新和科学普及的协调发展，上海市科技翻译学会与闵行区翻译协会经过充分准备，隆重推出2021科普专栏，自5月21日起每天在学会微信订阅号刊登科普文章1～2篇。第一篇科普文章由资深翻译家、科普作家朱盛镭老师撰写，欢迎关注和阅读，并提出宝贵意见。
飞轮储能是1990年代提出的新概念技术。不过，“飞轮”这一储能元件，已被人们利用了数千年。从古老的纺车，到工业革命时的蒸汽机，以往主要是利用它的惯性来均衡转速和闯过“死点”。由于飞轮的工作周期很短，在短时间内，它的能耗是可忽略的。如想利用飞轮来储存周期长达20多小时的的能量，飞轮本身的能耗问题就变得非常突出了。飞轮的能耗主要来自轴承摩擦和空气阻力。过去人们企图通过改变轴承结构以及抽真空办法来减小摩擦和空气阻力，但所有努力都不奏效。随着科技的进步，一种匪夷所思的新概念——飞轮储能电池突破了化学电池的局限，它用物理方法实现储能，即实现电能和机械能的相互转化，且不造成污染，成为近年来被看好、且与超导储能和燃料电池等并列的储能新技术。
当飞轮储能系统作为动力源安装在新能源汽车里，便称之为飞轮储能电池（也简称飞轮电池）。早在1980年代初，瑞士Oerlikon工程公司曾成功研制完全由飞轮功能推进的第一辆公共汽车，实现了将此技术达到节能和减排的目的。尽管目前化学电池储能技术发展也已非常成熟，但是它存在着诸如充放电次数的限制、对环境的污染严重，以及对工作温度要求高等诸多问题，这样就让新兴的飞轮储能技术受到人们的重视。飞轮储能电池最初方案设想是应用在新能源汽车上，但受限于传统的技术与材料，并没有得到发展。直到1990年代后由于电路结构技术的发展、碳纤维材料的广泛应用，以及全球范围对污染的重视，飞轮储能电池才又得到了新的发展。
飞轮储能电池取得突破性进展是得益于三项技术的发展：一是高能永磁及超导技术的出现；二是高强度碳纤维复合材料的问世；三是电力电子技术的飞速发展。其中超导磁悬浮技术是降低能耗的主要方法，而复合材料能够提高储能密度，减小和降低飞轮储能电池的体积和重量。
为减少轴承损耗，人们曾梦想去掉轴承，用磁铁将转子悬浮起来，但试验结果是一次次失败。出乎意料的是物体全悬浮之梦在超导技术中得以实现。利用高能永磁、电磁或高温超导磁悬浮轴承等新技术特性，可以把具有一定质量的飞轮悬浮起来，减少或不产生机械接触；飞轮兼作电机转子作用。
飞轮储能大小除与飞轮的质量有关外，更与飞轮上各点的速度呈平方的关系。因此提高飞轮的转速比增加质量更有效。但飞轮的转速过高，有可能被强大的离心力撕裂。目前选用的是高强度、低密度的碳纤维复合材料飞轮，其轮缘线速度可达1000米／秒，比子弹速度还要高。
飞轮储能电池系统主要包括3个核心部分：飞轮、电机和电力电子装置。其基本工作原理是，将外界输入的电能通过电动机转化为飞轮高速转动的动能储存起来；当外界需要电能的时候，通过飞轮降速带动发电机，将飞轮的动能转化为电能输出到外部负载；空闲运转时候的能耗非常小（工作原理如图0）。典型的飞轮储能系统基本结构包括5个部件：飞轮：一般为高强度复合纤维材料制成；轴承：利用非接触式的永磁轴承、电磁轴承或超导悬浮轴承等支承飞轮；电机：一般为电动/发电互逆式双向电机；电力转换器：它是输入电能转化为直流电供给电机，输出电能进行调频、整流后供给负载的关键部件；真空器：为减少空气阻力，飞轮系统放置于高真空密封套筒内。在实际应用中，飞轮储能系统的结构有很多种。
飞轮储能电池逐渐进入新能源汽车制造商的视野。如果能实现将此新技术应用在新能源汽车领域，采用相对小的发动机来提供动力，可达到节能和减排的目的。由于飞轮储能电池的充电放电次数很多，而且充电速度很快，所以更适用于混合动力汽车（HEV）。这种混合动力汽车配置内燃机和飞轮储能电池，可在正常行驶或制动的时候给飞轮储能充电；而在爬坡和加速，需要功率大的时候，让飞轮储能电池放电，以大幅度提高汽车的动力性能，保证混合动力汽车运行在一种平稳、最优状态下的转速，减少燃料消耗、废气和噪声污染，并可减少发动机的维护，延长发动机的寿命。飞轮储能混合动力汽车的推进系统由内燃机、飞轮储能电池、电子控制器以及传动系统等几部分组成。1992年美国飞轮系统公司（AFS）开发了一种用于IMPACT轿车上的“飞轮储能电池”，其核心部件是一个以20万转／分旋转的高强度复合纤维飞轮，能使轿车以100千米时速行驶480千米。此“飞轮储能电池”的能量为铅酸电池的2.5倍，使用寿命是铅酸电池的8 倍，且它的“比功率”（即爆发力）极高，是铅酸电池的25倍，是汽油发动机的10倍。
据专家称，在能量方面，飞轮储能电池比镍氢电池大2－3倍；功率方面，飞轮储能电池远高于一般化学蓄电池和内燃机 ，其快速充电可在18分钟内完成，且能量储存时间较长，使用寿命远长于各种化学蓄电池。更重要的是，飞轮系统为纯机械结构，不会像内燃机产生排气污染，同时也没有化学蓄电池的化学反应过程，不会引起腐蚀，也无废料处理回收问题。几种主要储能电池的性能比较如下表所示。
