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电化学电容器的特点及应用
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& 电化学电容器的特点及应用随着科学技术的发展，人类生活环境的提高，对能源的要求也越来越多样化，也要求储能设备具有更高的能量密度和功率密度，来替代或者辅助当前使用的电池。对电动汽车发展的要求更促使了对新型储能设备的研制。 　　电化学电容器(Electrochemical Capacitor，EC)有着法拉级的超大电容量，比传统的静电电容器的能量密度高上百倍，它的功率密度较电池高近十倍，充放电效率高，不需要维护和保养，寿命长达十年以上，是一种介于传统静电电容器和化学电源之间的新型储能元件。电化学电容器现在有不同的称呼，有超电容器(Supercapacitor)，超大容量电容器(Ultracapacitor)，双电层电容器(Electric double layer capacitor，EDLC)，以及金电容(Gold capacitor)等。 　　l 电化学电容器的原理和特点 　　根据电化学电容器储存电能的机理的不同，可以将它分为双电层电容器(Electric double layercapacitor)和赝电容器(Pesudocapacitor)。 　　1．1双电层电容器的原理 　　双电层电容器的基本原理是利用电极和电解质之间形成的界面双电层来存储能量的一种新型电子元件。当电极和电解液接触时，由于库仑力、分子间力或者原子间力的作用，使固液界面出现稳定的、符号相反的两层电荷，称为界面双电层。 (CNT)(&2nm)280 Fg120 F Lawrence Livermore NationalLaboratoryPowerstor
12 10100 来源:输配电设备网
a—MnO2‘nH20a—V205•nH20a—RuO2•nH20IrO2Ni0 H3PM ol2040‘nH20W 03Pb02Co304SrRuO3y-M~N
nP23(PolypyrrolesPPr)(Polythiophenes)(PolyanilinePAN)(PolyparaphenylenePPP)(PolyacenesPAS)(PolyvinylferrocenePVF)(3(4)) 13
(1)(016000 F)EC20006000 (2) (3)EC l 102 S (4) 40EC
EC (5)ECEC
(6)40+70_20 +60EC (7) 014V45V35V 　2 电化学电容器的应用 1 000199713200121 (1) EC TvEC
(2) ECECEC (3)ECEC EC EC
( ) 21 GSM GPRSPowerStor 1 ii]in RFModem PCMCIAGSM GPRS AVX BestCapGSM/GPRSADSU)DSL “”Cap-XX200425 min电动汽车的关键部分是蓄电池，可以作为电动汽车动力能源的有铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池以及燃料电池等。普通电池虽然能量密度高，行驶历程长，但是存在充电时间长、无法大电流充电、工作寿命短等不足。与之相比电化学电容器比功率大，充电速度快，输出功率大，刹车再生能量回收效率高。超大容量电容器具有1O万次以上的循环寿命，安全可靠，在一40一+50℃温度范围内可以正常工作。由于超大容量电容器的寿命是普通化学电池的100倍以上且彻底免维护，使用超大容量电容器作为动力源的城市交通电动汽车综合运营成本大大低于采用电池作为动力源的电动汽车。目前世界各国都在开发电动汽车，主要倾向是开发混合电动汽车(I-IEV)，用电池为电动汽车的正常运行提供能量，而加速和爬坡时可以由超大容量电容器来补充能量，另外，用超大容量电容器来存储制动时产生的再生能量。在电动车辆行驶时，起步快，加速快，爬坡能力强。完全用超大容量电容器作为主电源的电动汽车，目前正成为各国科学家积极追求的目标。核心技术只掌握在少数国家中。电容电动汽车已投入到俄罗斯公交线路上运营，性能良好。我国于2001年在哈尔滨研制出首辆超级电容电动车，以60km，h速度行驶。 　　目前世界各国都在积极研制用于电动汽车上的超大容量电容器。其中俄罗斯研究的最为成功。欧洲的ECN也正在研制EV-Supercap项目。 　　2．3智能水表 　　传统的智能水表，在控制水阀开启和关断时，普遍采用的方法是内装锂电池。由于智能水表都没有设计再充电电路，锂电池使用到一定时间后，将无法为控制电路提供能量，不得不更换电池。上门为用户更换电池或水表，这对于水表生产厂家和自来水公司来说都是一件繁琐的事。更危险的是，电池电量不足的情况出现是随机的，如果不精确和及时地监测电池电量，将无法可靠地关断水阀，造成无法计费、逃水现象等情况出现。这是内部安装了锂电池的智能水表的致命缺点，直接影响到它的推广和使用。为了解决这一制约智能水表发展的瓶颈问题，以往各厂商想尽各种办法，都没有取得非常有效、实用、经济的办法。目前已有不少厂家尝试一种全新的方案，那就是用超大容量电容器代替锂电池应用于智能水表。与内装锂电池的智能水表相比较，这种方案是用超大容量电容器替换锂电池，封装在水表中，同时外接电池供电。 　　平时电池提供水表电路所需能量和对超大容量电容器充电，在需要开启水阀时，先检测超大容量电容器是否存储足够能量，如果没有存储足够能量，将不开启水阀，当检测它存储足够能量时，由外接电池提供能量将水阀开启：在需要关断水阀时，如果外接电池不能提供能量将水阀关断，那么超大容量电容器将在此刻提供能量来关断水阀。该方案将电池从水表中分离出来，从而可以不考虑电池寿命对水表的影响，延长了水表的使用时间。超大容量电容器的大电流放电特性保障了水阀关断的可靠性，在外接电池电量不足时，仍能利用存储在超大容量电容器上的能量将水阀关断。如果电池电量不足，用户可以随时更换。这样，不仅使电路设计简化，减少产品的出厂检验工序，还使产品的成本降低。 　　2．4军事方面 　　现代军用工业突发猛进， 已相继发展了新一代激光武器、粒子束武器、潜艇、导弹以及航天飞行器等高功率军事装备。这些装备在发射阶段除装备有常规高比能量电池外，还必须与超大容量电容器组合才能构成“致密型超高功率脉冲电源”，通过对脉冲释放率、脉冲密度、峰值释放功率的调整，使脉冲电起飞加速器、电弧喷气式推进器等装置能实现在脉冲状态下达到任何平均功率水平的功率状态。此外，军事用途的载重卡车、装甲车辆、电动车辆在恶劣条件下，如启动、爬坡、刹车等过程，也必须使用电池与超大容量电容器组合的动力装置，即“混合动力系统”。2l世纪军队及武警部队应实现全部装备(包括武器、通信设备、防护系统等)数字化。据统计每个士兵所必需的电源功率约为350 W ，以工作时间24 h计，总能量达8．5 l ，重量达85 kg。若采用混合电池电容系统，可比配置单一电池的装备重量减轻59％，大大降低每个士兵的负担。 　　2．5太阳能与风力发电 　　对于局部的电源供应，太阳能是最方便的电源，因此太阳能电池已经成为宇宙飞船，人造卫星和星际航天站等的主要电源之一，并相继用于地面上的许多特殊地方，如航道灯塔、无人值守系统、高山气象台、沙漠地区考察和边防哨所等。在现代城市中，太阳能照明在节能的同时还减少了铺设电缆的麻烦，因此在高速公路、公园、广场、居民小区，旅游区等作为照明、装饰、指示性标志的光源具有广泛的应用，使用太阳电照明是北京举办“绿色奥运”的重要组成部分。作为太阳能发电重要组成部分的储能装置要求存储容量大、工作寿命长，可以进行瞬间充电以适应天气的变化、无记忆效应以及免维护等。但是大量蓄电池在复杂环境下的运行和维护费用比较昂贵，并且在高温和反复充放电的应用条件下会缩短使用寿命。超大容量电容器因其具有十万次以上的深度充放电循环寿命和免维护、高可靠性等特点，使得替换蓄电池成为可能并可以大大降太阳能发电系统的总运营成本。另外微型和小型超大容量电容器还可与太阳能电池并联使用，作为贮能元件用于太阳能手表，太阳能计算器或其它太阳能应用方面。日本Matsushita公司生产的Up-Cap电容器已经用于光伏发电的功率负载上。 　　2．6内燃机车启动 　　目前国内内燃机车是用蓄电池组来启动柴油发电机组，没有使用其它辅助装置。蓄电池组存在充电时间长、寿命短、运行维护费用高、污染环境等方面的问题。如果用电容器作为电启动的辅助装置，则可以很好地解决这些问题，改善电启动的性能，但传统电容器的电容量不能满足内燃机车蓄电池组的要求。使用超大容量电容器作为内燃机车电启动的辅助装置，非常适用在频繁启动的调车机车上，短时待机时就可随时停机，没有任何限制，这样既降低了柴油机的机械磨损，又节省了燃油。在安装电启动辅助装置后，超大容量电容器与柴油机的电启动蓄电池并联使用，在柴油机启动时，由于30％~50％ 以上的启动电流来自于超大容量电容器，蓄电池的负担要比过去小得多。薛洪发将超大容量电容器和蓄电池联合工作时的研究发现，与单独使用蓄电池组启动比，在蓄电池组输出电流降低28％的情况下，启动发电机的输入电流增加了43％，端压最低值升高了45％，启动瞬时功率提高了约100％，启动时间缩短。发现采用大容量电容器辅助启动装置后，大大降低了蓄电池成本。另外，柴油机旋转加速度增加，提高了燃油点燃质量，缩短了柴油发电机组的启动时间，确保了启动的可靠性，特别是在低温以及蓄电池组电量不足或参数变坏时，尤为明显。电化学电容器可用于各种大型载重和特种车辆以及船舶的电启动装置上。延长蓄电池使用寿命，降低运营成本，提高经济效益。目前在国内正处于实验阶段。 　　2．7电力系统中— — 电站直流控制 　　高压变电站及开关站使用的绝大多数是电磁操动开关机构，专门配有电容储能式硅整流分合闸装置作为分合闸操作、控制、保护用的直流电源。电容储能式硅整流分合闸装置在实际使用中存在着事故分闸的可靠性差等缺陷，其原因是储能电解电容器组容量有限(只有几千个微法)以及漏电流较大的不足，使其无法在任何情况下保证事故分闸所需要的能量并可能造成严重的事故。虽然可以将电解电容器换成小容量的蓄电池组，然而蓄电池组由于价格昂贵、寿命有限，且必须定期进行维护保养等问题造成了很高的运营成本。 　　超大容量电容器的出现为解决上述问题带来了希望。在保留了电容储能式硅整流分合闸装置结构简单，成本低，维护量小的特点的同时，超大容量电容器保证了分闸能量供应的绝对可靠。超大容量电容器的储能较电解电容器组超出数百倍以上且仅存在极小的漏电，在停电后数天后仍可保证数百次的分闸和足够的安全余量。由于减少了蓄电池组的用量，因此大幅度降低了蓄电池的成本，减小了维修保护量。超大容量电容器在直流电源系统中应用获得成功，是一种较理想的蓄电池替代产品， 随着技术的不断完善，特别是随着计算机自动测试和充放电监控技术的完善，加之其良好的性能价格比(仅为蓄电池价格的t／t0)，真正实现免维护等优良特性，必将在电力自动化系统中得到更加广泛的应用。 　　3 结语 　　近年来随着电化学电容器应用领域的不断拓展，目前己成为世界各国研究的热点。电化学电容器具有比功率高，循环寿命长等优点，但比能量较低。因此为了更广泛的应用，主要应从三方面着手解决，一方面是对现有材料的优化和开发新型的电极材料，另一方面是开发新的电解液，使其具有较高的电化学稳定性，较宽的电化学窗口，来提高能量密度，再一个是对制备工艺的优化，来缩小体积，减轻重量，降低成本，满足电子产品小型化、轻薄化的需求，为电化学电容器开发更大的市场。&
作者：未知 点击：802次
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VIP公司推荐智能电容器的性能特点是什么?
仪器仪表世界网提示：智能电容器是一种常用的电容器产品，集成了现代测控、电力电子、网络通讯、自动化控制等先进技术研发制成，使新一代电容器产品具有补偿效果更好、体积更小等优点。
智能器是一种常用的电容器产品，集成了现代测控、、网络通讯、自动化控制等先进技术研发制成，使新一代电容器产品具有补偿效果更好、体积更小等优点。今天小编主要来介绍一下智能电容器的性能特点是什么?希望可以帮助到大家。
智能电容器的性能特点
模块化结构
智能电容器为模块化结构，体积小、现场接线简单、维护方便。只需要增加模块数量即可实现无功补偿系统的扩容。
高品质电容器
采用自愈式低压补偿电容器，电容器内置，反映电容器内部发热程度，实现过温保护。
嵌入投切开关模块
智能电容器内置投切开关模块。投切开关模块由晶闸管、磁保持、过零触发导通电路和晶闸管保护电路构成，实现电容器&零投切&，保障投切过程无涌流冲击，无操作过电压。开关模块动作响应速度快，可频繁操作。
完善的保护设计
智能电容器具有停电保护、短路保护、电压缺相保护、电容器过温保护等功能，有效保障电容器安全，延长设备寿命。
控制技术先进
控制物理量为无功功率，采用无功潮流预测和延时多点采样技术，确保投切无振荡。重载时，无功得到充分补偿。
防投切振荡技术
采用独特的设计原理，防止死机而产生的不补偿或过补偿现场，防止电容器投切振荡。
自动补偿无功功率
智能电容器根据负荷无功功率的大小自动投切，动态补偿无功功率，改善电能质量。智能电容器可单台使用、也可多台联机使用。
显示电流、电压、无功功率等设备运行参数。
显示投切状态、复合开关模块故障状态、通讯状态。
并可方便实现调试/工作状态切换、手动/自动操作功能。
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&&筑龙币+10
智能电容器有那些优点一、积木结构&&　　产品标准化、模块化，取代了常规的功率因数控制器、熔断器、交流接触器、可控硅、热继电器、电容器，采用专利技术，将其合为一个整体，组屏安装的时候采用积木堆积方式。&&　　二、接线简单&&　　常规模式，从控制器、熔断器、接触器、可控硅、热继电器、电容器，每路电容器需要约30根线。一个柜内10路电容器，需要约300根线。要产品每两路电容器只需要3根线，10路电容器只需要15根线。生产工时比常规模式减少80％以上，减少80％的节点，减少90％连接线，降低器件能耗、导线能耗、接点能耗，柜内温升小。&&　　柜内简洁，可以分体运输，在使用现场快速组装。&&　　三、扩容方便：&&　　产品体积小、接线简单，随着用户电力负荷的增加，可以随时增加电容器的数量，改变了常规模式因接线复杂、一成不变的局限性，适应企业发展的需要，可以分期投资。&&　　还可以方便地进行容量配置调整，实现无功补偿优化：容量富余，拆卸几组；容量不足，随时补充几组。&&　　智能电容器&miwi.me
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志同道合的盆友，快来
和大家一起讨论吧~
分类：电气工程
电气工程专业群组管理那些事儿
删除理由：
&广告/SPAM
还可以输入&120&字
还可以输入&120&字
他一定是哪里做的不够好，别替他瞒着了，告诉我们吧~
:&400-900-8066超级电容器有哪些优点
　　超级电容器不仅有传统电容器的特点，也具备了电池的优越性能：电化学电池的储能机理和快速充放电。超级电容器作为一种新型能源器件，具有以下主要优点：
（1）充电时间短
　　从目前已经做出的超级电容器充电试验结果来看，在电流密度为7mA/cm2时（相当于一般蓄电池充电电流密度），全充电时间只要10~12分钟，而蓄电池在这么短的时间内是无法实现全充电的。
（2）工作温度范围宽
　　超级电容器可在-50～+75℃的温度条件下工作，性能优于传统电容器和蓄电池。
（3）充放电循环寿命长
　　超级电容器在充放电过程中只有离子和电荷的传递，没有发生电化学反应而引起相变，因此其容量几乎没有衰减，循环寿命可达万次以上，远远大于蓄电池的充放电循环寿命。
（4）特殊的功率密度和适度能量密度
　　对于普通蓄电池来说，如果能量密度高，其功率密度不会太高；而功率密度高，其能量密度则不会太高。但超级电容器在提供1～5kW/kg高功率密度输出的同时，其能量密度可以达到5～20Wh/kg。若将它与蓄电池组合起来，就会组成为一个兼有高能量密度和高功率密度输出的储能系统。
（5）功率密度高
　　超级电容器的内阻很小，且在电极/溶液界面和电极材料本体内部均能够实现电荷的快速贮存和释放，因此它的输出功率密度高达数千瓦/千克，是任何一种化学电源都无法比拟的，是一般蓄电池的数十倍。
（6）贮存寿命长
　　超级电容器在充电之后的贮存过程中，虽然也存在微小的漏电电流，但这种发生在超级电容器内部的离子或质子迁移运动是在电场的作用下产生的，并没有出现化学或电化学反应，电极材料在电解质中也是相对稳定的，因此超级电容器的贮存寿命几乎是无限的。
超级电容器优越的性能使得其再运输、可再生能源、工业与消费电子以及其它应用产品中，成为首选蓄能与电力传输解决方案的能源依据。与能源走势相一致，超级电容器再越来越多的领域给人们带来便利。
南通江海电容器股份有限公司&
&电容器和能量储存方案的解决者
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