Почему конденсаторы Фарах активируются, когда они включены последовательно?

Конденсаторы Фарада - это суперконденсаторы. Сопротивление напряжения одиночного конденсатора очень низкое, обычно 2,7 В. Используется последовательно для увеличения напряжения. Обычно используется последовательно для равномерного заряда каждого конденсатора, каждый конденсатор снабжен уравнительной пластиной. Каждый конденсатор разряжается перед перезарядкой и должен быть предварительно заряжен (активирован) при низком напряжении перед официальным использованием, чтобы гарантировать, что каждый конденсатор заряжается равномерно во время последующей зарядки.

Кроме того, из-за процесса производства суперконденсаторов (внутреннее углеродное волокно и дистиллированная вода) утечка и внутреннее сопротивление относительно велики до того, как они будут активированы, а емкость не является номинальной, и они активируются, пока они заряжены. несколько раз. Это эквивалентно использованию электролитических конденсаторов.

Конденсатор Фарада - это суперконденсатор, и давление одного конденсатора очень низкое, обычно 2,7 В. Последовательное соединение используется для увеличения напряжения. Обычно используется последовательно для равномерного заряда каждого конденсатора, каждый конденсатор снабжен пластиной равновесия. Перед подзарядкой каждый конденсатор разряжается. Перед официальным использованием следует использовать предварительную зарядку (активацию) низкого напряжения, чтобы гарантировать, что каждый конденсатор заряжается равномерно во время последующей зарядки.

Кроме того, из-за процесса производства суперконденсаторов (внутреннее углеродное волокно и дистиллированная вода) утечка и внутреннее сопротивление относительно велики до того, как они будут активированы, а емкость не является номинальной, и они активируются, пока они находятся. заряжался несколько раз. Это эквивалентно использованию электролитических конденсаторов.

Суперконденсаторы, также известные как электрохимические конденсаторы, двухслойные конденсаторы, золотые конденсаторы и конденсаторы Фараха, были разработаны в 1970-х и 1980-х годах для хранения энергии через поляризованные электролиты.

В отличие от традиционных химических источников энергии, это источник питания с особыми свойствами между традиционными конденсаторами и батареями. Он в основном полагается на двойные слои и заряд энтальпии окислительно-восстановительного потенциала для хранения электрической энергии. Однако в процессе накопления энергии не происходит химической реакции. Этот процесс накопления энергии обратим, и это также связано с тем, что этот суперконденсатор может многократно заряжаться и разряжаться сотни тысяч раз.

Конкретные детали структуры суперконденсатора зависят от области применения и использования суперконденсатора. Эти материалы могут незначительно отличаться в зависимости от производителя или конкретных требований к применению. Общей чертой всех суперконденсаторов является то, что они содержат положительный электрод, отрицательный электрод и диафрагму между этими двумя электродами. Электролитическая жидкость заполняет поры двух электродов, разделенных двумя электродами и диафрагмой.

Конструкция суперконденсатора состоит из пористых электродных материалов, собирающих жидкости, пористой диафрагмы батареи и электролитов с высокой удельной поверхностью. Материал электрода и коллекторная жидкость должны быть тесно связаны, чтобы уменьшить контактное сопротивление; Диафрагма должна соответствовать условиям как можно более высокой ионной проводимости и как можно более низкой электронной проводимости и, как правило, представляет собой электронный изолирующий материал с волокнистой структурой, такой как полипропиленовая пленка. Тип электролита выбирается в зависимости от свойств материала электрода.

Компоненты суперконденсаторов могут отличаться от продукта к продукту. Это определяется геометрией упаковки суперконденсатора. Для размещения призматических или квадратных инкапсулированных компонентов продукта внутренняя структура основана на настройке внутренних компонентов, то есть внутренний коллектор выдавливается из пакета каждого электрода. Эти припои коллектора будут приварены к клемме, тем самым увеличивая путь тока за пределы конденсатора.

Для круглых или цилиндрических инкапсулированных продуктов электрод разрезают на завитки. Наконец, электродная фольга приваривается к выводу, чтобы продлить путь емкостного тока наружу.

Его основной принцип, как и другие типы конденсаторов с двойным слоем, заключается в использовании структуры с двойным слоем, состоящей из пористых электродов с активированным углем и электролитов, для получения увеличенной емкости.

Выдающимися преимуществами являются высокая удельная мощность, короткое время зарядки и разрядки, длительный срок службы и широкий диапазон рабочих температур. Это самый большой тип конденсатора с двойным слоем, запущенный в массовое производство в мире.

По разным механизмам накопления энергии его можно разделить на следующие две категории:

1, емкость двойного слоя: создается на границе раздела электрод / раствор за счет ориентации электронов или ионов, вызывающей столкновение зарядов. Для системы электрод / раствор двойной слой формируется на границе раздела электронопроводящего электрода и раствора ионопроводящего электролита. Когда электрическое поле прикладывается к двум электродам, катод и катион в растворе мигрируют к положительному и отрицательному электродам соответственно, образуя двойной слой на поверхности электрода; После снятия электрического поля положительный и отрицательный заряды на электроде притягиваются к ионам с противоположным зарядом в растворе, чтобы стабилизировать двойной слой и создать относительно стабильную разность потенциалов между положительным и отрицательным полюсами. В это время для электрода изотропный ионный заряд, эквивалентный заряду на электроде, будет генерироваться на определенном расстоянии (дисперсионный слой), так что он останется электрически нейтральным; Когда два полюса подключены к внешней цепи, заряд на электроде перемещается, и во внешней цепи генерируется ток. Ионы в растворе мигрируют в раствор и являются электрически нейтральными. Это принцип зарядки и разрядки конденсатора с двойным слоем.

2, квазиемкость Фарадея: ее теоретическая модель была впервые предложена Конвеем. Это двумерное или квазидвумерное пространство на поверхности электрода и вблизи поверхности или фазы тела. активный материал электрода подвергается осаждению под напряжением, что приводит к очень обратимой химической десорбции. Сопровождая окислительно-восстановительную реакцию, создает емкость, связанную с зарядным потенциалом электрода. Для квазиконденсаторов Фарадея процесс накопления зарядов включает не только накопление на двойном слое, но также окислительно-восстановительные реакции между ионами электролитической жидкости и активными веществами электрода. Когда ионы в электролите (например, H +, OH-, K + или Li +) диффундируют из раствора к границе раздела электрод / раствор под действием приложенного электрического поля, он переходит в фазу тела активного оксида на поверхность электрода за счет окислительно-восстановительной реакции на границе раздела, что позволяет накопить большое количество заряда в электроде. При разрядке эти ионы, входящие в оксид, будут возвращены в электролит посредством обратной реакции вышеупомянутой окислительно-восстановительной реакции, а накопленный заряд высвобождается через внешнюю цепь. Это механизм зарядки и разрядки квазиемкости Фарадея.

(1) Скорость зарядки высокая, и емкость зарядки может достигать 95% или более от номинальной емкости за 10–10 минут;

(2) Длительный срок службы, глубокая зарядка и разрядка, использование от 1 до 500 000 раз, без «эффекта памяти»;

(3) Сверхточная разрядная способность, высокая эффективность преобразования энергии, небольшие технологические потери, высокая эффективность цикла энергии ≥ 90%;

(4) Высокая плотность мощности, до 300 Вт / кг ~ 5000 Вт / кг, что в 5-10 раз больше батареи;

(5) Отсутствие загрязнения в составе, производстве, использовании, хранении и демонтаже сырья продуктов, и это идеальный зеленый и экологически чистый источник энергии;

(6) Линия зарядки и разрядки проста, и цепь зарядки, такая как аккумулятор, не требуется. Коэффициент запаса прочности высокий, а длительная эксплуатация возможна в ремонте;

(7) Хорошие сверхнизкие температурные характеристики, диапазон температур от -40 ° C до +70 ° C;

(8) Удобное обнаружение, оставшаяся мощность может быть считана напрямую;

(9) Диапазон производительности обычно составляет 0,1-1000F.

преимущество

Способность достигать уровня Фара на очень маленьком уровне громкости;

Никакой специальной цепи заряда или цепи управления разрядом не требуется;

По сравнению с батареями перезаряд и чрезмерная разрядка не оказывают отрицательного влияния на срок их службы;

С экологической точки зрения это источник зеленой энергии;

Суперконденсаторы можно сваривать, поэтому не возникает таких проблем, как слабый контакт аккумулятора;

недостаток

При неправильном использовании это вызовет утечку электролита и другие явления;

По сравнению с алюминиевыми электролитическими конденсаторами он имеет большое внутреннее сопротивление и не может использоваться в цепях переменного тока;

Страница содержит содержимое машинного перевода.