久久亚洲愉拍国产自367391_容量王者，超級電容容量為何這么大？？？ - 電子工程網(wǎng)

超級電容公交車(chē)，不難理解，它的動(dòng)力來(lái)源是超級電容。電容是常見(jiàn)的電路元器件之一，多用于濾波、去耦等。但現在電容竟然能驅動(dòng)一輛車(chē)？！簡(jiǎn)直顛覆所有人的認知！

確實(shí)，普通電容很難做到，但是超級電容可以！超級電容憑著(zhù)快速充電、大容量等優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)創(chuàng )出電容驅動(dòng)汽車(chē)的先河。據悉，每輛超級電容公交車(chē)底部都裝有超級電容，而站臺則被改造成帶有充電樁的充電站。由于充電時(shí)間僅需30秒，所以公交車(chē)在每次停站上下客的時(shí)間內充電，就可以使車(chē)維持運行5公里。

超級電容是一種通過(guò)極化電解質(zhì)來(lái)儲能的一種電化學(xué)元件，又名電化學(xué)電容，雙電層電容器。和其它同樣體積大小的電容相比，超級電容容量要大很多，普通電容容量為微法級，而超級電容容量達到法拉級。因此，超級電容被譽(yù)為“容量王者”、“黃金電容”。

首先搞明白電容容量是由什么決定？電容中儲存的電能來(lái)源于兩塊極板上積累的電荷，電容容量的大小與兩極板的正對面積和距離有關(guān)。

由以上公式可知，兩極板的正對面積越大，電容容量越大；兩極板間的距離越小，電容容量越大。所以，若想獲得較大的電容量，儲存更多的能量，必須增大面積S或減少極板距離d，但對于普通電容而言，空間十分有限，一般體積都不大，所以普通電容的儲電量有限。

但超級電容不一樣，超級電容屬于雙電層電容器，它采用活性炭材料制作成多孔電極，同時(shí)在相對的碳多孔電極之間充填電解質(zhì)溶液，以獲得超大的容量。

當在超級電容兩端施加電壓時(shí)，相對的多孔電極上分別聚集正負電子，而電解質(zhì)溶液中的正負離子將由于電場(chǎng)作用分別聚集到與正負極板相對的界面上，從而形成兩個(gè)集電層，相當于兩個(gè)電容器串聯(lián)，由于活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面積(即獲得了極大的電極面積S)，而且電解液與多孔電極間的界面距離不到1nm(獲得了極小的介質(zhì)厚度d)！

根據前面的計算公式可以看出，這種雙電層電容器比傳統的物理電容的容值要大很多，巨大的表面積加上電荷間極小的距離，使得超級電容具有很大的容量，比容量可以提高100倍以上，從而使單位重量的電容量可達100F/g。超級電容單體的容量可從1法拉至幾千法拉不等。

除了容量大，超級電容還具有多種優(yōu)勢，包括瞬時(shí)打開(kāi)、快速充電等能力，不需要太復雜的充電電路等，因此被應用在多個(gè)領(lǐng)域中。

由于采用了特殊的工藝，超級電容的等效電阻很低，電容量大且內阻小。使得超級電容可以有很高的尖峰電流，因此具有很高的比功率，高達蓄電池的50～100倍，可達到10kW/kg左右，這個(gè)特點(diǎn)使超級電容非常適合于短時(shí)大功率的應用場(chǎng)合，比如電動(dòng)汽車(chē)。

超級電容和其他儲能元件組成的復合電源系統兼顧了其他儲能元件的高比能量和超級電容的高比功率的優(yōu)點(diǎn)，可以更好地滿(mǎn)足電動(dòng)車(chē)啟動(dòng)和加速性能的要求，并能提高電動(dòng)車(chē)制動(dòng)能量的回收效率。增加續駛里程。目前，超級電容可以和蓄電池、燃料電池、飛輪電池等組成復合電源系統。在純電動(dòng)車(chē)和混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)上采用超級電容一蓄電池復合電源系統，將是電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的重要方向之一。

風(fēng)力發(fā)電是當前發(fā)展最快的可再生能源發(fā)電技術(shù)。但是,風(fēng)能是一種隨機變化的能源，風(fēng)速變會(huì )導致風(fēng)電機組輸出功率的波動(dòng)，對電網(wǎng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此，研究并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率調節成為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中的重要問(wèn)題。附加儲能設備既可以調節無(wú)功功率、穩定風(fēng)電場(chǎng)母線(xiàn)電壓，又能在較寬范圍內調節有功功率，是當前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

隨著(zhù)制造技術(shù)的發(fā)展，超級電容器的能量密度有了很大提高，在一些短時(shí)電力儲能場(chǎng)合已經(jīng)進(jìn)入了商業(yè)化應用階段。利用超級電容器存儲能量，平抑風(fēng)電場(chǎng)輸出功率重要頻段的風(fēng)電波動(dòng)具有良好的應用前景。

網(wǎng)運行中，針對總發(fā)電容量小于總負荷需求，同時(shí)因外部故障而進(jìn)入孤島運行時(shí)，為了保護重要負荷必須切除次要負荷，如果外部故障為瞬時(shí)性故障，則在短時(shí)間內微網(wǎng)又會(huì )因瞬時(shí)故障消失而重合到主網(wǎng)，并重啟次要負荷。從供電穩定性和經(jīng)濟性的角度來(lái)看，對次要負荷不利，因此在外部故障后，可以采用超級電容器向孤島運行的微網(wǎng)提供短時(shí)功率缺額，維持所有負荷并等待故障修復。

我國建筑物的能耗約占全國總能耗的28%左右。其中電梯的用電量?jì)H次于空調，遠高于照明、供水等的用電量，電梯的能耗已經(jīng)引起業(yè)界高度重視，因此電梯的節能具有非常重要的現實(shí)意義。

因此研究開(kāi)發(fā)高效能的電機拖動(dòng)系統，是電梯節能的關(guān)鍵。能量回饋型節能電梯已有較為成熟的技術(shù)，但因其價(jià)格因素以及對電網(wǎng)的影響，推廣尚有一定難度。超級電容器與直流母線(xiàn)直接相連吸收回饋能量超級電容器直接與變頻器的直流母線(xiàn)連接。超級電容在大功率電器電子產(chǎn)品尤其是電梯產(chǎn)品中具有良好的應用效果和優(yōu)勢，其應用前景無(wú)可限量。

近年來(lái)，超級電容器的技術(shù)發(fā)展迅速，其電極材料從活性炭也不斷更新迭代，發(fā)展為碳納米管和石墨烯等新型碳納米材料體系；器件的結構由原先的對稱(chēng)型不斷朝著(zhù)非對稱(chēng)和電池、電容混合型等多體系發(fā)展；器件的形態(tài)也從剛性、不透明向著(zhù)柔性、透明化發(fā)展�？萍几淖兾磥�(lái)，相信超級電容的出現與發(fā)展，將會(huì )持續不斷地革新現代工業(yè)技術(shù)，改變我們生活的世界。