活性炭國(guó)家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

　　活性炭與超級(jí)電容器的關(guān)系?現(xiàn)在科學(xué)家一直在努力開發(fā)諸如電池和電容器之類的能量?jī)?chǔ)存解決方案，這些解決方案可以跟上目前的電子元器件發(fā)展速度達(dá)數(shù)年。不幸的是，我們現(xiàn)在的情況是，當(dāng)我們能夠在某些類型的電池中儲(chǔ)存大量的能量時(shí)，這些電池的體積非常大，非常重，并且相對(duì)緩慢地充電和釋放電能。另一方面，如果是用電容器的話能夠非常快速地充電和釋放能量，但電量少是一個(gè)難題。活性炭應(yīng)用開發(fā)展現(xiàn)了與電池媲美的可能性，既可以充放電率高，也可以非常實(shí)惠的生產(chǎn)處理。

　　電容器和超級(jí)電容活性炭是什么

　　電容器是類似于電化學(xué)電池的能量存儲(chǔ)介質(zhì)。與其他能源解決方案(如化石燃料)相比，大多數(shù)電池能夠儲(chǔ)存大量的能源相對(duì)來說效率較低。通常說，1kg電化學(xué)電池能夠產(chǎn)生比1升汽油少得多的能量; 但這種計(jì)算比較是非常模糊的，在數(shù)學(xué)上不合邏輯，應(yīng)該被忽略。事實(shí)上，一些電化學(xué)電池可以相對(duì)有效的產(chǎn)生能量，但是在商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用(例如運(yùn)輸)中替代化石燃料的電池的主要限制因素并沒有得到解決。主要是充電時(shí)間慢。到最后發(fā)現(xiàn)了新材料活性炭。

　　越高容量電池需要越長(zhǎng)時(shí)間才能充電。這就是為什么電動(dòng)車輛沒有飛速發(fā)展。但您現(xiàn)在可以在一些電能汽車上單次充電時(shí)行駛250英里或以上，可能需要沖電超過43小時(shí)還要使用標(biāo)準(zhǔn)的120v墻壁插座為車輛充電才能辦到，以便開車回家。這對(duì)于許多汽車用戶來說是不能接受的。另一方面，沒用活性炭的電容器雖然能夠以更高的速率充電，但是存儲(chǔ)(如前面提到的)更少的電能，你不想跑個(gè)十幾里路沖一次電吧。

　　超級(jí)電容器里面為什么要加活性炭呢，是它能夠容納數(shù)百倍標(biāo)準(zhǔn)電容器的電荷量，因此適用于許多工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用中的電化學(xué)電池的替代。超級(jí)電容活性炭可以在非常低的溫度工作; 這種情況可以防止許多類型的電化學(xué)電池停止工作。由于這些原因，加入活性炭材料的超級(jí)電容器已經(jīng)被用于應(yīng)急無線電和手電筒中，其中能夠動(dòng)態(tài)地產(chǎn)生能量(例如通過纏繞手柄)，然后存儲(chǔ)在用于裝置的超級(jí)電容器中使用。

　　傳統(tǒng)的電容器由兩層由絕緣體隔開的導(dǎo)電材料(最終變成帶正電荷和帶負(fù)電荷的)組成。超級(jí)電容活性炭可以容納的電荷量是指導(dǎo)體的表面積，兩個(gè)導(dǎo)體之間的距離以及絕緣體的介電常數(shù)。超級(jí)電容活性炭在不含固體絕緣體的事實(shí)上略有不同。

　　相反，電池中的兩個(gè)導(dǎo)電板涂覆有多孔材料，最常見的是活性炭，并將電池浸入電解質(zhì)溶液中。理想地，多孔材料具有非常高的表面積(1克活性炭的估計(jì)表面積可以等于足球場(chǎng)的表面積)，在這里活性炭的比表面積越大效果越好，一般采用3000以上平方米/每克的超級(jí)電容專用活性炭，并且由于超級(jí)電容器的電容由兩層之間的距離和多孔材料的表面積可以實(shí)現(xiàn)非常高的電荷含量。

　　雖然超級(jí)電容活性炭能夠比標(biāo)準(zhǔn)電容器儲(chǔ)存更多的能量，但它們?cè)诔惺芨唠妷旱哪芰Ψ矫媸艿较拗啤ｋ娊怆娙萜髂軌蛞詳?shù)百伏特運(yùn)行，但超級(jí)電容活性炭通常限制在約5伏特。然而，只要系列設(shè)計(jì)和控制得當(dāng)，就可以設(shè)計(jì)出一個(gè)超級(jí)電容器鏈在高電壓下運(yùn)行。

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