Was ist die Verwendung von Ultrakondensatoren?

Der wissenschaftliche Name des Superkondensators ist ein elektronischer Doppelschichtkondensator [EDLC]. Im Gegensatz zu herkömmlichen Nanomedienkondensatoren, die ebenfalls hohe Kapazitätswerte aufweisen, verwenden Superkondensatoren keine herkömmlichen Festelektrolyte. Die Energiedichte des Superkondensators ist größer als die des normalen Kondensators und kleiner als die der Lithiumbatterie. Seine Leistungsdichte ist geringer als die normale Kapazität und größer als bei lithiumbatterien.

Superkondensatoren, auch Doppelschichtkondensatoren genannt, sind ein neuartiger Energiespeichertyp. Sie zeichnen sich durch kurze Ladezeit, lange Lebensdauer, gute Temperatureigenschaften, Energieeinsparung und Umweltschutz aus.

Anwendungsbereiche: 1, Steuerkontrollmaschine, Steuerkontrolltanker, Vakuumschalter, intelligenter Zähler, Fernzählsystem, Instrument, Digitalkamera, Handheld-Computer, elektronisches Türschloss, programmgesteuerter Schalter, schnurloses Telefon usw. statischer Zufallsspeicher, Datenübertragung Ein Backup-Netzteil für kleine Stromversorgungen wie Systeme.

2, Smart Meter (Smart Meter, Smart Water Meter, Smart Gas Meter, Smart Heat Meter) als Startstromversorgung für elektromagnetische Ventile

3, Solarenergie-Warnleuchten, Navigationslichter und andere Solarenergieprodukte anstelle von wiederaufladbaren Batterien.

4, Taschenlampen mit Handstrom und andere kleine Ladeprodukte anstelle des Ladens von Batterien.

5, elektrischer Spielzeugmotor, Sprach-IC, LED-Lichtsender und andere Stromversorgung mit geringem Stromverbrauch.

Superkondensatoren sind ein neuartiger Energiespeicher zwischen herkömmlichen Kondensatoren und Batterien. Sie haben die Vorteile einer hohen Leistungsdichte, einer großen Kapazität, einer langen Lebensdauer, keiner Wartung sowie eines wirtschaftlichen und ökologischen Schutzes.

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Superkondensatoren, die in fünf Minuten Strom aufladen, um ein Elektroauto 500 Meilen zu fahren, und 9 US-Dollar für Strom. Die Diesellokomotive, die Benzin verbrennt, kostet 60 US-Dollar bei gleicher Kilometerleistung. Superkondensatoren sind auch eine Art neue Energie, und die Entwicklungsaussichten sind natürlich gut.

Superkondensatoren, auch als elektrochemische Kondensatoren, Doppelschichtkondensatoren, Goldkondensatoren und Farah-Kondensatoren bekannt, wurden in den 1970er und 1980er Jahren entwickelt, um Energie durch polarisierte Elektrolyte zu speichern.

Im Gegensatz zu herkömmlichen chemischen Stromquellen handelt es sich um eine Stromquelle mit besonderen Eigenschaften zwischen herkömmlichen Kondensatoren und Batterien. Es basiert hauptsächlich auf Doppelschichten und Redox-Enthalpieladung, um elektrische Energie zu speichern. Es gibt jedoch keine chemische Reaktion in seinem Energiespeicherprozess. Dieser Energiespeicherprozess ist reversibel und liegt auch daran, dass dieser Superkondensator hunderttausende Male wiederholt geladen und entladen werden kann.

Die spezifischen Details der Struktur des Superkondensators hängen von der Anwendung und Verwendung des Superkondensators ab. Diese Materialien können aufgrund des Herstellers oder spezifischer Anwendungsanforderungen geringfügig variieren. Allen Superkondensatoren ist gemeinsam, dass sie eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und eine Membran zwischen diesen beiden Elektroden enthalten. Die Elektrolytflüssigkeit füllt die Poren der beiden Elektroden, die durch die beiden Elektroden und das Diaphragma getrennt sind.

Der Aufbau des Superkondensators ist in der Abbildung dargestellt. Es besteht aus einem porösen Elektrodenmaterial mit einer hohen spezifischen Oberfläche, einer Sammelflüssigkeit, einer porösen Batteriemembran und einem Elektrolyten. Das Elektrodenmaterial und die Kollektorflüssigkeit sollten eng miteinander verbunden sein, um den Kontaktwiderstand zu verringern. Die Membran muss die Bedingungen einer möglichst hohen Ionenleitfähigkeit und einer möglichst niedrigen Elektronenleitfähigkeit erfüllen und ist im Allgemeinen ein elektronisches Isoliermaterial mit einer Faserstruktur wie eine Polyacrylatmembran. Die Art des Elektrolyten wird gemäß den Eigenschaften des Elektrodenmaterials ausgewählt.

Die obigen Teile sind: (1): PTFE-Träger; (2) (4): Der Wirkstoff wird auf den Nickelschaumsammler gedrückt; (3): Polypropylen-Batteriemembran.

Die Komponenten von Superkondensatoren können von Produkt zu Produkt variieren. Dies wird durch die Geometrie der Superkondensatorverpackung bestimmt. Für die Platzierung von prismatischen oder quadratisch eingekapselten Produktkomponenten basiert die interne Struktur auf der Einstellung der internen Komponenten, dh der interne Kollektor wird aus dem Stapel jeder Elektrode extrudiert. Diese Kollektorlote werden mit dem Anschluss verschweißt, wodurch der Strompfad außerhalb des Kondensators verlängert wird.

Bei runden oder zylindrisch eingekapselten Produkten wird die Elektrode in Rollen geschnitten. Schließlich wird die Elektrodenfolie mit dem Anschluss verschweißt, um den Kapazitätsstrompfad nach außen zu verlängern.

Wie bei anderen Arten von Doppelschichtkondensatoren besteht das Grundprinzip darin, eine Doppelschichtstruktur aus porösen Aktivkohleelektroden und Elektrolyten zu verwenden, um eine übergroße Kapazität zu erhalten.

Die herausragenden Vorteile sind hohe Leistungsdichte, kurze Lade- und Entladezeit, lange Lebensdauer und großer Betriebstemperaturbereich. Es ist der weltweit größte Typ von Doppelschichtkondensatoren, der in Massenproduktion gebracht wurde.

Entsprechend den verschiedenen Mechanismen der Energiespeicherung kann sie in die folgenden zwei Kategorien unterteilt werden:

1, Doppelschichtkapazität: Wird an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Lösung durch die Ausrichtung von Elektronen oder Ionen erzeugt, um eine Ladungskonfrontation zu verursachen. Für ein Elektroden / Lösungssystem wird eine Doppelschicht an der Grenzfläche einer elektronisch leitenden Elektrode und einer ionisch leitenden Elektrolytlösung gebildet. Wenn das elektrische Feld an die beiden Elektroden angelegt wird, wandern die Kathode und das Kation in der Lösung zu den positiven bzw. negativen Elektroden und bilden eine Doppelschicht auf der Elektrodenoberfläche; Nachdem das elektrische Feld zurückgezogen wurde, werden die positiven und negativen Ladungen an der Elektrode von den entgegengesetzten Ladungsionen in der Lösung angezogen, um die Doppelschicht zu stabilisieren und eine relativ stabile Potentialdifferenz zwischen dem positiven und dem negativen Pol zu erzeugen. Zu diesem Zeitpunkt wird für eine Elektrode innerhalb eines bestimmten Abstands (Dispersionsschicht) eine isotrope Ionenladung erzeugt, die der Ladung auf der Elektrode entspricht, so dass sie elektrisch neutral bleibt; Wenn die beiden Pole mit dem externen Stromkreis verbunden sind, wandert die Ladung an der Elektrode und es wird ein Strom im externen Stromkreis erzeugt. Die Ionen in der Lösung wandern in die Lösung und sind elektrisch neutral. Dies ist das Lade- und Entladeprinzip des Doppelschichtkondensators.

2, Faraday-Quasikapazität: Das theoretische Modell wurde zuerst von Conway vorgeschlagen. Es ist ein zweidimensionaler oder quasi zweidimensionaler Raum auf der Oberfläche der Elektrode und nahe der Oberfläche oder Körperphase. Elektroaktive Substanzen werden unterpotential abgeschieden, was zu einer stark reversiblen chemischen Desorption führt. In Verbindung mit der Redox-Reaktion wird eine Kapazität erzeugt, die mit dem Ladepotential der Elektrode verbunden ist. Bei Faraday-Quasikondensatoren umfasst der Prozess der Ladungsspeicherung nicht nur die Speicherung auf der Doppelschicht, sondern auch Redoxreaktionen zwischen elektrolytischen Flüssigkeitsionen und Elektrodenwirkstoffen. Wenn Ionen im Elektrolyten (wie H +, OH-, K + oder Li +) unter Einwirkung eines angelegten elektrischen Feldes von der Lösung zur Grenzfläche zwischen Elektrode und Lösung diffundieren, tritt sie in die Körperphase des aktiven Oxids ein die Oberfläche der Elektrode durch die Redox-Reaktion an der Grenzfläche, wodurch eine große Menge an Ladung in der Elektrode gespeichert werden kann. Beim Entladen werden diese in das Oxid eintretenden Ionen durch die Umkehrreaktion der obigen Redoxreaktion in den Elektrolyten zurückgeführt, und die gespeicherte Ladung wird durch den externen Kreislauf freigesetzt. Dies ist der Lade- und Entlademechanismus der Quasi-Kapazität von Faraday. [1]

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