超级电容掉电快是坏了吗
“充电30秒,行驶5公里”的超级电容公交车,你坐过吗?
超级电容公交车,不难理解,它的动力来源是超级电容。电容是常见的电路元器件之一,多用于滤波、去耦等。但现在电容竟然能驱动一辆车?!简直颠覆所有人的认知!
确实,普通电容很难做到,但是超级电容可以!超级电容凭着快速充电、大容量等优点,开创出电容驱动汽车的先河。据悉,每辆超级电容公交车底部都装有超级电容,而站台则被改造成带有充电桩的充电站。由于充电时间仅需30秒,所以公交车在每次停站上下客的时间内充电,就可以使车维持运行5公里。
那么问题来了,相比于普通电容,超级电容的容量为什么那么大?
一、 容量王者——超级电容
超级电容是一种通过极化电解质来储能的一种电化学元件,又名电化学电容,双电层电容器。和其它同样体积大小的电容相比,超级电容容量要大很多,普通电容容量为微法级,而超级电容容量达到法拉级。因此,超级电容被誉为“容量王者”、“黄金电容”。
超级电容实物图
二、 为什么超级电容的容量能够这么大?
首先搞明白电容容量是由什么决定?电容中储存的电能来源于两块极板上积累的电荷,电容容量的大小与两极板的正对面积和距离有关。
计算电容容量的公式为:
C=εS/4πkd
ε是介电常数,S是电容两极板的正对面积,d是电容两极板之间的距离(即介质厚度)。
由以上公式可知,两极板的正对面积越大,电容容量越大;两极板间的距离越小,电容容量越大。所以,若想获得较大的电容量,储存更多的能量,必须增大面积S或减少极板距离d,但对于普通电容而言,空间十分有限,一般体积都不大,所以普通电容的储电量有限。
普通电容结构
但超级电容不一样,超级电容属于双电层电容器,它采用活性炭材料制作成多孔电极,同时在相对的碳多孔电极之间充填电解质溶液,以获得超大的容量。
当在超级电容两端施加电压时,相对的多孔电极上分别聚集正负电子,而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别聚集到与正负极板相对的界面上,从而形成两个集电层,相当于两个电容器串联,由于活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面积(即获得了极大的电极面积S),而且电解液与多孔电极间的界面距离不到1nm(获得了极小的介质厚度d)!
超级电容充电过程
根据前面的计算公式可以看出,这种双电层电容器比传统的物理电容的容值要大很多,巨大的表面积加上电荷间极小的距离,使得超级电容具有很大的容量,比容量可以提高100倍以上,从而使单位重量的电容量可达100F/g。超级电容单体的容量可从1法拉至几千法拉不等。
三、 前景广阔!超级电容4大应用场景
除了容量大,超级电容还具有多种优势,包括瞬时打开、快速充电等能力,不需要太复杂的充电电路等,因此被应用在多个领域中。
1、公共交通工具/电动汽车
由于采用了特殊的工艺,超级电容的等效电阻很低,电容量大且内阻小。使得超级电容可以有很高的尖峰电流,因此具有很高的比功率,高达蓄电池的50~100倍,可达到10kW/kg左右,这个特点使超级电容非常适合于短时大功率的应用场合,比如电动汽车。
超级电容和其他储能元件组成的复合电源系统兼顾了其他储能元件的高比能量和超级电容的高比功率的优点,可以更好地满足电动车启动和加速性能的要求,并能提高电动车制动能量的回收效率。增加续驶里程。目前,超级电容可以和蓄电池、燃料电池、飞轮电池等组成复合电源系统。在纯电动车和混合动力电动车上采用超级电容一蓄电池复合电源系统,将是电动车领域未来发展的重要方向之一。
2、风力发电
风力发电是当前发展最快的可再生能源发电技术。但是,风能是一种随机变化的能源,风速变会导致风电机组输出功率的波动,对电网的电能质量产生影响。因此,研究并网风电场的输出功率调节成为风力发电技术中的重要问题。附加储能设备既可以调节无功功率、稳定风电场母线电压,又能在较宽范围内调节有功功率,是当前的一个研究热点。
随着制造技术的发展,超级电容器的能量密度有了很大提高,在一些短时电力储能场合已经进入了商业化应用阶段。利用超级电容器存储能量,平抑风电场输出功率重要频段的风电波动具有良好的应用前景。
3、微网/电网
网运行中,针对总发电容量小于总负荷需求,同时因外部故障而进入孤岛运行时,为了保护重要负荷必须切除次要负荷,如果外部故障为瞬时性故障,则在短时间内微网又会因瞬时故障消失而重合到主网,并重启次要负荷。从供电稳定性和经济性的角度来看,对次要负荷不利,因此在外部故障后,可以采用超级电容器向孤岛运行的微网提供短时功率缺额,维持所有负荷并等待故障修复。
4、建筑/电梯节能
我国建筑物的能耗约占全国总能耗的28%左右。其中电梯的用电量仅次于空调,远高于照明、供水等的用电量,电梯的能耗已经引起业界高度重视,因此电梯的节能具有非常重要的现实意义。
因此研究开发高效能的电机拖动系统,是电梯节能的关键。能量回馈型节能电梯已有较为成熟的技术,但因其价格因素以及对电网的影响,推广尚有一定难度。超级电容器与直流母线直接相连吸收回馈能量超级电容器直接与变频器的直流母线连接。超级电容在大功率电器电子产品尤其是电梯产品中具有良好的应用效果和优势,其应用前景无可限量。
结语
近年来,超级电容器的技术发展迅速,其电极材料从活性炭也不断更新迭代,发展为碳纳米管和石墨烯等新型碳纳米材料体系;器件的结构由原先的对称型不断朝着非对称和电池、电容混合型等多体系发展;器件的形态也从刚性、不透明向着柔性、透明化发展。科技改变未来,相信超级电容的出现与发展,将会持续不断地革新现代工业技术,改变我们生活的世界。
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阳鸣光1882超级电容是什么东西?
文剂芬17799286567 ______ 转载的,仅供参考 超级电容是近几年才批量生产的一种无源器件,介于电池与普通电容之间,具有电容的大电流快速充放电特性,同时也有电池的储能特性,并且重复使用寿命长,放电时利用移动导体间的电子(而不依靠化学反应)释放电流,...
阳鸣光1882超级电容和普通电容有什么不一样 -
文剂芬17799286567 ______ 超级电容 的名字的由来是由英语的 “Super Capacitor” 而来. 一般是指大容量的电容.它的容量达到 F 等级,而通用的极大容量电解电容一般在 0.05F 以下
阳鸣光1882能不能用超级电容做“充电宝”? -
文剂芬17799286567 ______ 那你这个超级电容得多大容量啊!这个电容在整流稳压时候就已经把电给放光了.
阳鸣光1882电池的蓄电是电能转为化学能,那超级电容呢?怎么蓄电,充完电放着会像普通电容那样快速漏电吗? -
文剂芬17799286567 ______ 电容是利用正负极板上的电荷充放电的. 电容是否漏电,要看正负极板间填充的材料了.理论上是不会很快漏电的. 但电容的充放电特性不好,不如电池.它的放电曲线可以说斜率很陡,一下子就没电了.
阳鸣光1882超级电容的放电电压,电流是不稳定的吗?能不能将其应用到需要稳定电源的电路中 -
文剂芬17799286567 ______ 超级电容的放电电压,电流是不稳定的. 电容器端电压随着放电的进行逐步降低,电容器放电的电流随着负载的大小不同和电容器电压的降低变化.可以吧此电容器作为应该蓄电池看待,电容器的功率容量就是存储的电荷Q=C*U,Q是电容器的...
阳鸣光1882超级电容是怎么充电和放电的. -
文剂芬17799286567 ______ 放电的电压是根据电流下降的. 如果负载电阻不变的情况下,放电电压和电流都是下降的. 充电时候的电压,不能超过标称电压,超过会击穿造成损坏. 你可以将超级电容理解成内阻很小的电池
阳鸣光1882超级电容和普通电容的具体区别和特点
文剂芬17799286567 ______ 本质都是一样的只不过 超级电容属于双电层电容器
阳鸣光18822.7V ,2000F的超级电容恒压充电要多久充满? -
文剂芬17799286567 ______ 具体充电时间是有充电电流大小来决定的,电流大可能很快就充满,但是由于充电交流,电荷聚集不充分会有虚电压导致充电不饱和,初次使用建议小电流长时间充电,一般做测试的话,初次充电24小时.具体看使用工况如何,希望能帮打您[email protected]
阳鸣光1882电容有很多种,哪种不容易烧毁呢? -
文剂芬17799286567 ______ 电容,在额定电压和安全电流下,正常使用是很耐用的. 给电容充电,一定要经过充电电阻再接到电源.没有经过电阻,属于违章. 让电容放电,也要经过有一定欧姆数的负载,再接到电容.短路,也属于违章. 充满3V,3300μF的电容,短路已经可以打火. 你的电容损坏,估计属于过电流引起的击穿.违章所致. 看了您的自叙,热爱科学很好,但感到危险. 建议并鼓励你,好好学点电气基础再动手,或许有新发现.关爱生命,安全第一很重要. 缺乏电学基础知识,不要在24V以上的电源上玩咚咚了. 超级电容,不要轻易玩,有如玩炸弹. 案例:有人被普通电容器的放电击毙,死于无知无畏.因为无知,所以无畏.可惜+可悲.
阳鸣光1882=超级电容的具体选择方法是什么?
文剂芬17799286567 ______ 具体选择方法: 超级电容器不同于电池,在某些应用领域,它可能优于电池.有时将两者结合起来,将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来,不失为一种更好的...