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儲能電容器的工作原理

瀏覽次數:511410/16/2015  

儲(chu) 能電容也稱電化學電容或者超級電容,與(yu) 傳(chuan) 統靜電電容器不同,主要表現在儲(chu) 存能量的多少上。作為(wei) 能量的儲(chu) 存或輸出裝置,其儲(chu) 能的多少表現為(wei) 電容量的大小。根據儲(chu) 能電容器儲(chu) 能的機理,其原理有兩(liang) 種,都是很多科學家前赴後繼的研究得出來的。下麵就來說說:
1.在電極P 溶液界麵通過電子和離子或偶極子的定向排列所產(chan) 生的雙電層電容器。
  此原理的指導思想就是19 世紀末H elm h otz 等提出的雙電層理論。關(guan) 於(yu) 雙電層的代表理論和模型有好幾種,其中以H elm h otz 模型最為(wei) 簡單且能夠充分說明雙電層電容器的工作原理。該模型認為(wei) 金屬表麵上的靜電荷將從(cong) 溶液中吸收部分不規則的分配離子,使它們(men) 在電極P 溶液界麵的溶液一側(ce) ,離電極一定距離排成一排,形成一個(ge) 電荷數量與(yu) 電極表麵剩餘(yu) 電荷數量相等而符號相反的界麵層。於(yu) 是,在電極上和溶液中就形成了兩(liang) 個(ge) 電荷層,這就是我們(men) 通常所講的雙電層。雙電層有儲(chu) 存電能量的作用,儲(chu) 能電容器的容量可以利用公式來計算,最後我們(men) 可以得到結論,就是雙電層電容器的容量與(yu) 電極電勢和材料本身的屬性有關(guan) 。通常為(wei) 了形成穩定的雙電層,一般采用導電性能良好的極化電極。
還有第二種原理就是在電極表麵或體(ti) 相中的二維與(yu) 準二維空間,電活性物質進行欠電位沉積,發生高度可逆的化學吸附、脫附或氧化還原反應,產(chan) 生與(yu) 電極充電電位有關(guan) 的法拉第準電容器。

  在電活性物質中,隨著存在於(yu) 法拉第電荷傳(chuan) 遞化學變化的電化學過程的進行,極化電極上發生欠電位沉積或發生氧化還原反應,充放電行為(wei) 類似於(yu) 電容器,而不同於(yu) 二次電池,不同之處為(wei) :

  (1)極化電極上的電壓與(yu) 電量幾乎呈線性關(guan) 係;

  (2)當電壓與(yu) 時間成線性關(guan) 係d V/d t=K時,電容器的充放電電流為(wei) 一恒定值I=Cd V/d t=CK.此過程為(wei) 動力學可逆過程,與(yu) 二次電池不同但與(yu) 靜電類似。法拉第電容和雙電層電容的區別在於(yu) :雙電層電容在充電過程中需要消耗電解液,而法拉第電容在整個(ge) 充放電過程中電解液的濃度保持相對穩定。

  法拉第準電容不僅(jin) 在電極表麵產(chan) 生,而且還可以在電極內(nei) 部產(chan) 生,其最大充放電能力由電活性物質表麵的離子取向和電荷轉移速度控製,因此可以在短時間內(nei) 進行電荷轉移,即可以獲得更高的比功率(比功率大於(yu) 500W /kg )。

說到這裏,想必大家已經都了解儲(chu) 能電容的工作原理了吧。

 

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