超级电容器 - 超级甚至超级

电池效率、速度、容量和安全性问题现在正成为全球主要问题之一。 从某种意义上说，该领域的不发达威胁到我们整个技术文明的停滞。

我们最近写了一篇关于手机中锂离子电池爆炸的文章。 他们仍然不能令人满意的容量和缓慢的充电肯定不止一次惹恼了埃隆马斯克或任何其他电动汽车爱好者。 多年来，我们一直在听说该领域的各种创新，但仍然没有突破可以在日常使用中提供更好的东西。 然而，一段时间以来，人们一直在谈论可以用快速充电电容器，或者更确切地说是它们的“超级”版本来代替电池这一事实。

为什么普通电容没有突破的希望？ 答案很简单。 一公斤汽油大约是 4. 千瓦时的能量。 特斯拉模型中的电池能量减少了大约 30 倍。 一公斤电容器的质量仅为0,1 kWh。 无需解释为什么普通电容器不适合新角色。 现代锂离子电池的电容必须大几百倍。

超级电容器或超级电容器是一种电解电容器，与经典电解电容器相比，它具有极高的电容（大约几千法拉），工作电压为 2-3 V。 超级电容器最大的优点是 非常短的充电和放电时间 与其他储能设备（例如电池）相比。 这使您可以将电源增加到 每千克电容器重量 10 kW.

市场上可用的超级电容器型号之一。

实验室成就

最近几个月带来了很多关于新超级电容器原型的信息。 例如，在 2016 年底，我们了解到，来自中佛罗里达大学的一组科学家创建了 制造超级电容器的新工艺，节省更多能源并承受超过30 XNUMX。 充电/放电循环。 研究团队成员 Nitin Chowdhary 告诉媒体，如果我们用这些超级电容器更换电池，我们不仅可以在几秒钟内为智能手机充电，而且足够使用一周以上。 . 佛罗里达州的科学家们用数百万条涂有二维材料的微线制造超级电容器。 电缆的股线是非常好的电导体，允许电容器快速充电和放电，并且覆盖它们的二维材料允许存储大量能量。

伊朗德黑兰大学的科学家们在氨溶液中生产多孔铜结构作为电极材料，他们坚持了一个有点相似的概念。 反过来，英国人选择隐形眼镜中使用的凝胶。 其他人将聚合物带到了车间。 世界各地的研究和概念是无穷无尽的。

参与的科学家 项目电子图 （Graphene-Based Electrodes for Supercapacitor Applications）由欧盟资助，一直致力于石墨烯电极材料的量产和室温下环保型离子液体电解质的应用。 科学家们预计 石墨烯将取代活性炭 (AC) 用于超级电容器的电极。

研究人员在这里生产石墨氧化物，将它们分成石墨烯片，然后将这些片嵌入超级电容器中。 与交流基电极相比，石墨烯电极具有更好的粘合性能和更高的储能容量。

登车乘客-电车正在充电

科学中心从事研究和原型设计，中国人已经将超级电容器付诸实践。 湖南省株洲市最近推出了第一辆由超级电容器供电的中国制造有轨电车 (2)，这意味着它不需要架空线。 电车由安装在车站的受电弓提供动力。 充满电大约需要 30 秒，因此它发生在乘客登机和下机期间。 这可以让车辆在没有外接动力的情况下行驶3-5公里，足以到达下一站。 此外，它在制动时可回收高达 85% 的能量。

超级电容器实际应用的可能性有很多——从能源系统、燃料电池、太阳能电池到电动汽车。 最近，专家们的注意力集中在混合动力电动汽车中超级电容器的使用上。 聚合物隔膜燃料电池为超级电容器充电，然后存储用于为发动机提供动力的电能。 SC 的快速充电/放电循环可用于平滑燃料电池所需的峰值功率，提供几乎一致的性能。

看来我们已经在超级电容器革命的门槛上了。 然而，经验表明，有必要抑制过度的热情，以免感到困惑，也不至于让你手中的旧电池耗尽。