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          超級電容EDLC

           伴隨著科技的進步,現代社會對能源的需求也不斷的增長。傳統的化石能源不可再生,而且對環境污染嚴重?,F在急需一種清潔的可再生的能源以應對日益加劇的能源供給矛盾。超級電容的出現無疑是對制造清潔可再生能源的極大支持。
          圖 超級電容器
          超級電容分類
          一種是雙電層電容(Electric Double Layer Capacitor-EDLC),雙電層電容器是建立在雙電層理論基礎之上的,雙電層理論是19世紀由Helmhotz、等提出,Helmhotz模型認為電極表面的靜電荷從溶液中吸附離子,它們在電極/溶液界面的溶液一側離電極一定距離排成一排,形成一個電荷數量與電極表面剩余電荷數量相等而符號相反的界面層,由于界面上存在位壘,兩層電荷都不能越過邊界彼此中和,因而形成了雙電層電容。
          公式為
          為相對介電常數,A電極表面積,d電極間的間距。
          另一種法拉第電容,是在電極表面活體相中的二維或三維空間上,電活性物質進行欠電位沉積,發生高度可逆的化學吸附或氧化還原反應,產生與電極充電電位有關的電容。這種電極系統的電壓隨電荷轉移的量呈線性變化,表現出電容特征,故稱為“準電容”,是作為雙電層型電容器的一種補充形式。
          法拉第準電容的充放電機理為:電解液中的離子(一般為H+或OH-)在外加電場的作用下向溶液中擴散到電極/溶液界面,而后通過界面的電化學反應進入到電極表面活性氧化物的體相中;若電極材料是具有較大比表面積的氧化物,就會有相當多的這樣的電化學反應發生,大量的電荷就被存儲在電極中。放電時這些進入氧化物中的離子又會重新回到電解液中,同時所存儲的電荷通過外電路釋放出來。通常具有更大的比電容。
          公式為
          ▽Q為交換電荷量,▽V為電勢差
           
          超級電容(Electric Double Layer Capacitor-EDLC)和一般的二次電池比較,可以承受大電流的充放電,是充放電周期壽命優良的蓄電器件。近年,能源問題 (石油減少·消費電力減少·CO2減少·新能源的有效利用)受到了重視,作為新的用途而搭載 EDLC(超級電容)的探討研究正在進行之中。此外,混合動力汽車和燃料電池車中,以能源的有效利用為目的的EDLC搭載的研討也在加速進行。
          圖 EDLC與一般電容器的比較
           
          EDLC(超級電容)的結構
          圖 圓筒形EDLC
           
          EDLC(超級電容)的特性
          1 充電速度快,充電10秒~10分鐘可達到其額定容量的95%以上;
          2 環使用壽命長,深度充放電循環使用次數可達1~50萬次,沒有記憶效應
          3 大電流放電能力超強,能量轉換效率高,過程損失小,大電流能量循環效率≥90%;
          4 功率密度高,可達300W/KG~5000W/KG,相當于電池的5~10倍;
          5 產品原材料構成、生產、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染,是理想的綠色環保電源;
          6 充放電線路簡單,無需充電電池那樣的充電電路,安全系數高,長期使用免維護;
          7 超低溫特性好,溫度范圍寬-40℃~+70℃;

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