法拉電容知識小科普,科技改變生活,電動汽車快速充電不是夢

電動汽車 化學 物理 人生第一份工作 中國數碼之家 2019-06-26

前文,介紹了電容器可分為,無極性的電容器和有極性的電解電容器。有正負極之分的電解電容器容量一般都比無極性的大得多,從數uF到數千uF不等。給電解電容器充電後,可以點亮LED或小燈泡。短路時會產生火花放電,容納的電量比較多,放電電流可以很大。充放電過程幾乎沒有損失,效率非常高,不過放電時間太短。

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基於電解電容器在充放電方面的優勢,人們於是大膽設想當電解電容器容量足夠大,存儲的電能足夠多,就可以充當電池儲存電能,這就是超級電容器。超級電容器,又被稱為電化學電容,雙電層電容器、法拉電容等,特殊的構造實現了超大電容量,能儲存大量的電荷,一般容量在0.1F到1000F。

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下面我們看一下超級電容器的構造,超級電容器的電極之間電介質是液體或溼電解質,有點類似電解電容器的電化學裝置,因此被稱為電化學電容。超級電容器的電極兩面多用活性炭,碳納米管或碳凝膠樣石墨碳製成,表面積非常大,電極的兩個表面都可以吸附電荷,並且兩個極板距離很近,因此做成的電容器容量很大。構造如下圖所示。

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相比傳統電池來說,電容器的充放電速度非常快,壽命長並且沒有記憶效應。超級電容器放電時不是通過化學反應,電荷直接從極板上流出,因此放電電阻很小,大電流放電能力很強。由於充放電過程,電容器內部沒有化學反應,因此能量轉換效率很高,充放電過程損失很小。電容器充放電過程電解液未發生化學反應,沒有鉛蓄電池的低溫容量驟減甚至不能放電的弊端,超低溫特性好,溫度範圍從負40℃到70℃均可正常工作。

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超級電容器,從物理方面來看,具有充電時間短、溫度範圍大、低溫性能好、能量轉換效率高等特點,但充電電池容量依然不夠大,有待於繼續改進增加能量儲存密度。超級電容器電池目前多用於混合動力汽車,制動時能量回收,回收的能量用於之後的加速。

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當超級電容容量足夠大,充當電動汽車的電池時,電動汽車快速充當不再是夢想。期待科技改變生活,電動汽車的困局能由此得到解決。

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