石墨烯超级电容器

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资讯发布 发表于 2019-11-28 07:22:19 | 显示全部楼层 |阅读模式

石墨烯是一层薄薄的纯碳,紧密地包裹在一个六角形的蜂窝晶格中并结合在一起。它被广泛认为是一种“神奇的物质”,因为它具有丰富的惊人特性:它是人类所知的最薄的原子厚度的化合物,也是最闻名的导体。它还具有惊人的力气和光吸取特性,乃至被认为无污染和可持续发展,因为碳在自然界和人体的一部分是广泛存在的。

石墨烯通常被认为是超级电容器中活性炭的更换品,部分缘故原由是它的相对外貌积较高(比活性炭更大)。外貌积是电容的限定之一,高的比外貌积意味着更好的静电电荷存储。此外,石墨烯基超级电容器将使用其轻质性质、弹性性能和机械强度。

据说以石墨烯为基础的超级电容器储存的能量几乎与锂离子电池一样多,在几秒钟内充电和放电,并在数万个充电周期内保持这些能量。实现这一目的的方法之一是使用一种具有较大内部外貌积的高度多孔的石墨烯(通过将石墨烯粉末装入硬币形状的细胞中,然后将其干燥并按下)。

什么是超级电容器?

超级电容器,也称为EDLC(电双层电容器)或超电容器,与普通电容器差别,因为它们能储存大量的能量。

根本电容器通常由两个金属板组成,由绝缘体(如空气或塑料薄膜)隔开。在充电过程中,电子聚集在一个导体上,然后脱离另一个导体。一方得到负电荷,而另一方则产生正电荷。绝缘体干扰负电荷对正电荷的自然拉力,这种张力产生电场。一旦给电子一条通向另一边的路径,就会发生放电。

超级电容器还包罗两个金属板,只涂上一种称为活性炭的多孔质料。它们浸泡在由溶解在溶剂中的正负离子组成的电解质中。一个板块是正的,另一个是负的。在充电过程中,电解液中的离子聚集在每个碳涂层板的外貌.超级电容器也将能量储存在两个相对带电粒子之间形成的电场中,但它们的电解液中的正负离子数量是均匀分散的。因此,在充电期间,每个电极最终具有两层电荷涂层(电双层)。

石墨烯超级电容器

电池和超级电容器

不像电容器和超级电容器,电池在化学反应中储存能量。如许,离子就被插入到电极的原子结构中,而不是像超级电容器那样依附在电极上。这使得超级电容器(和储存能量一般不发生化学反应)可以大概比电池更快地充电和放电。由于超级电容器不像化学反应电池那样遭受相同的损耗,所以它可以再履历数十万次的充放电循环。

与普通电容器相比,超级电容器具有较高的储能本事,但在该范畴仍落后于电池。超级电容器通常比电池更昂贵。从技术上讲,用超级电容器代替手机的电池是可能的,而且充电速度会快得多。唉,它不会恒久充电的。超级电容器黑白常有效的,但是,在担当或提供一个忽然的能量激增,这使他们成为一个符合的合作伙伴电池。内燃机、燃料电池、蓄电池等一次能源作为一种连续的低功率电源工作良好,但由于排放和充电迟钝,不能有效地处理峰值功率需求或回收能源。超级电容器在峰值功率需求期间提供快速的能量发作,然后快速存储能量并捕捉否则丢失的多余能量。在电动汽车的例子中,超级电容器可以提供加速所需的动力,而电池提供范围并在浪涌之间给超级电容器充电。

石墨烯超级电容器

普通超级电容器应用

现在,超级电容器被用于从再生制动系统中获取电力和开释动力,以资助混合动力汽车加速,在起动/停止系统中提供曲柄功率和电压稳定,为汽车应用提供后备和峰值功率,在发生电力故障时帮忙加速列车,打开飞机门,资助进步叶片间距系统的能量网格的可靠性和稳定性,捕捉能量并提供突发功率以帮忙提升操作,在电力故障和启动备用电力系统(如柴油发电机或燃料电池)之间向数据中心提供能量,并为可再生装置的输出提供能量储存,并进步电网稳定性。

石墨烯超级电容器商业化

石墨烯超级电容器已经上市,包括Skeleton Technology, the CRRC, ZapGoCharger, Angstron Materials and Sunvault Energy正在开商业化的解决方案。


来源:https://www.toutiao.com/a6753876256443351565/
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