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活性炭与超级电容器
文章作者:韩研网络部 更新时间:2017-4-19 14:22:09

  活性炭与超级电容器的关系?现在科学家一直在努力开发诸如电池和电容器之类的能量储存解决方案,这些解决方案可以跟上目前的电子元器件发展速度达数年。不幸的是,我们现在的情况是,当我们能够在某些类型的电池中储存大量的能量时,这些电池的体积非常大,非常重,并且相对缓慢地充电和释放电能。另一方面,如果是用电容器的话能够非常快速地充电和释放能量,但电量少是一个难题。活性炭应用开发展现了与电池媲美的可能性,既可以充放电率高,也可以非常实惠的生产处理。

  电容器和超级电容活性炭是什么

  电容器是类似于电化学电池的能量存储介质。与其他能源解决方案(如化石燃料)相比,大多数电池能够储存大量的能源相对来说效率较低。通常说,1kg电化学电池能够产生比1升汽油少得多的能量; 但这种计算比较是非常模糊的,在数学上不合逻辑,应该被忽略。事实上,一些电化学电池可以相对有效的产生能量,但是在商业和工业应用(例如运输)中替代化石燃料的电池的主要限制因素并没有得到解决。主要是充电时间慢。到最后发现了新材料活性炭。

  越高容量电池需要越长时间才能充电。这就是为什么电动车辆没有飞速发展。但您现在可以在一些电能汽车上单次充电时行驶250英里或以上,可能需要冲电超过43小时还要使用标准的120v墙壁插座为车辆充电才能办到,以便开车回家。这对于许多汽车用户来说是不能接受的。另一方面,没用活性炭的电容器虽然能够以更高的速率充电,但是存储(如前面提到的)更少的电能,你不想跑个十几里路冲一次电吧。

  超级电容器里面为什么要加活性炭呢,是它能够容纳数百倍标准电容器的电荷量,因此适用于许多工业和商业应用中的电化学电池的替代。超级电容活性炭可以在非常低的温度工作; 这种情况可以防止许多类型的电化学电池停止工作。由于这些原因,加入活性炭材料的超级电容器已经被用于应急无线电和手电筒中,其中能够动态地产生能量(例如通过缠绕手柄),然后存储在用于装置的超级电容器中使用。

  传统的电容器由两层由绝缘体隔开的导电材料(最终变成带正电荷和带负电荷的)组成。超级电容活性炭可以容纳的电荷量是指导体的表面积,两个导体之间的距离以及绝缘体的介电常数。超级电容活性炭在不含固体绝缘体的事实上略有不同。

  相反,电池中的两个导电板涂覆有多孔材料,最常见的是活性炭,并将电池浸入电解质溶液中。理想地,多孔材料具有非常高的表面积(1克活性炭的估计表面积可以等于足球场的表面积),在这里活性炭的比表面积越大效果越好,一般采用3000以上平方米/每克的超级电容专用活性炭,并且由于超级电容器的电容由两层之间的距离和多孔材料的表面积可以实现非常高的电荷含量。

  虽然超级电容活性炭能够比标准电容器储存更多的能量,但它们在承受高电压的能力方面受到限制。电解电容器能够以数百伏特运行,但超级电容活性炭通常限制在约5伏特。然而,只要系列设计和控制得当,就可以设计出一个超级电容器链在高电压下运行。

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