超级电容器是一种具有超级储电能力、可提供强大脉冲功率的物理二次电源。它是介于蓄电池和传统静电电容器之间的一种新型储能装置。超级电容器主要是利用电极/电解质界面电荷分离所形成的双电层,或借助电极表面快速的氧化还原反应所产生的法拉第准电容来实现电荷和能量的储存的。超级电容器又称双电层电容器、黄金电容器、法拉第电容器,它是一种电化学元件,在电极与电解液接触面间具有极高的比电容和非常大的接触表面积,但其储能的过程并不发生化学反应,并且这种储能过程是可逆的,因此超级电容器可反复充放电数十万次。超级电容可以作为城市公交的储能装置,也可以作为电动汽车的辅助储能装置1.超级电容器的分类超级电容器可以按不同的方式进行分类(1)按照储能原理分类因电荷分离而产生的双电层电容器,欠电位沉积或吸附电容而产生的法拉第准电容器,还有双电层与准电容混合型电容器。 (2)按照结构形式分类两电极组成相同且电极反应相同,但反应方向相反,称为对称型;两电极组成不同或反应不同,称为非对称型。 (3)按照电极材料分类以活性炭粉末、活性炭纤维、炭气凝胶、碳纳米管、网络结构活性炭为电极材料的超级电容;以贵金属二氧化钌、氧化镍、二氧化锰为电极材料的超级电容;以聚吡咯、聚苯胺、聚对苯等聚合有机物为电极的超级电容。 (4)按照电解液不同分类水溶液体系超级电容器,这种电容器电导率高、成本低、分解电压低(1.2V);有机体系超级电容器,这种电容器电导率低、成本高、分解电压高(3.5V);固体物电解质超级电容器,这种电容器可靠性高、电导卒低、无泄漏、高比能量、薄型化。 (5)按形状分类超级电容器有圆形和方形之分,如图2-15所示。
极板面积,又因为电解质与多孔电极之间的界面距离很小,仅为几个电解质分子,达纳米级,从而使电容器获得了极小的极间距离,可得到超大容量的电容器,可以储存很大的静电能量超级电容器中的能量以电子的形式储存在电解液界面的双电层内部和电极表面,充电时,电子从正极传到负极,同时,电解液中的正负离子分开,分别向负极、正极移动到电解液表面;放电时,电子通过负载经过负极传到正极,正负离子则从电极表面释放而返回到电解液中。因此,超级电容器的充放电过程是物理过程,不涉及化学反应,性能稳定,具有高度的循环使用能力。超级电容器中电解液的分解电压决定了超级电容器的最大工作电压。当两电极间的电势低于电解液的氧化还原电极电位时,电解液界面上的电荷不会脱离电解液,超级电容器工作在正常状态;当电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时,电解液分解,超级电容器为非正常状态,从而决定了超级电容器的额定电压很低,通常在3V以下。
如图2-17所示是超级电容城市客车,车辆进站后,利用乘客上下车的时间,
车顶的充电设备会自动升起,搭到充电站的电缆上充电,补充能源。
