超级电容器到底是个啥?

2022年06月28日22:32:02 科学 1360

网上有消息称我国第一艘国产航母福建舰采用电磁弹射起飞,并且我国电磁弹射采用的供电方式为超级电容器供电。电磁弹射是什么原理我在之前的文章中有简要说明,那超级电容器又是个啥?电容给弹射器供电到底靠不靠谱呢?一起来了解一下吧。

超级电容器到底是个啥? - 天天要闻

超级电容器是一种介于传统电容器和可充电电池之间的一种新型热门储能装置(下表展示了超级电容器与电容器、电池之间的性能对比),以满足二十一世纪能量存储系统不断增长的需求。目前,超级电容器广泛用于电子产品、存储器备份系统、工业电源以及能源管理等方面。

超级电容器到底是个啥? - 天天要闻

超级电容器是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件。当电极与电解液接触时,由于库仑力、分子间力及原子间力的作用,使固液界面出现稳定和符号相反的双层电荷,称其为界面双层。简单来说就是把双电层超级电容看成是悬在电解质中的2个非活性多孔板,电压加载到2个板上。加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子,负极板吸引正离子,从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器

超级电容器到底是个啥? - 天天要闻

超级电容器放电过程就是在电容器正负极短路或添加负载,使得吸附在电极表面的离子脱离电极的过程,在此过程中离子脱附的速度就决定了电容器的放电速率,因此理论上电极板足够大、电解液电导率足够高,那么在放电时的电流就可以足够大。根据原理我们可以知道,超级电容器有着超大容量可快速充放电的特性,不过在实际使用中还需要考虑两电极板之间的电压是否能发到负载电流的使用电压,而电容器两端能施加的最大电压又与超级电容器电解液有着极大的关系。

超级电容器到底是个啥? - 天天要闻

超级电容器按照电解液不同可以分为两大类:有机系、水系两大类。目前,有机电解液电容器已经实现商业化。相对水系电解液,有机电解液具备较宽的电位窗口大约为2~4V,因而,电容器的操作电压与能量密度可以提高。但是,有机电解液的电化学导电率比较低对环境会造成一定的污染,容易挥发,并且在制备电容器的过程中,要求周围工作环境无氧无水。

水的分解电压只有约 1.23 V使得水系超级电容器的电势窗口比较低。水电解电压为1.23V,实际情况中考虑两电极极化电压及电解液、电线回路压降,水电解实际施加电压可能超过1.23V。目前也有研究表示通过在水系电解液中添加一些抑制水电解的添加剂可以使其耐压提升至2V以上。

超级电容器到底是个啥? - 天天要闻

但是不论是有机系超级电容器亦或是水系超级电容器单体电压均比较小,因此在实际使用中需要对其进行一定的串并联连接,组成较大的超级电容器模组,比如国外某厂家采用6层水系超级电容器串联,推出5.5V系列超级电容器产品,而Maxwell厂家甚至推出的可用于电动车使用的160V单体超级电容器模块。

超级电容器到底是个啥? - 天天要闻

与利用化学反应的蓄电池不同,超级电容器的充放电过程始终是物理过程,性能十分稳定。它具有功率密度大、重量轻、体积小、充电时间短、安全系数高、使用寿命长、低温性能卓越、免维护、节约能源和绿色环保等诸多优点。因而其用途及其广泛,发展前景非常好,世界各国在此方面的重视程度和研发投入正在快速提高。

超级电容器到底是个啥? - 天天要闻

航母上使用超级电容器作为电磁弹射的电源正是利用超级电容器可快速充放电、大容量、安全系数高、环境适应性高等优异特性,让其在极短时间释放极大电流,从而推动近30吨的战机在航母上一跃而起,同时配合马伟明院士推出的舰船综合电力技术使我国第三艘航母成功跻身于世界航母第一梯队。

科学分类资讯推荐

抗量子密码与信息安全学术研讨会在武汉召开 - 天天要闻

抗量子密码与信息安全学术研讨会在武汉召开

“面向AI爆发带来的极大算力需求,对RISC-V的需求也将快速增加。”在5月18日举行的“2024年抗量子密码与信息安全学术研讨会”上,中国工程院院士倪光南表示,CPU架构对芯片设计全产业链都具有重要影响,入选《MIT科技评论》十大突破性技术的RISC-V,因其模块化、可定制化、灵活开源等特点,正进入高速发展阶段。2024年抗量...
马斯克最新动作:正式开始招募第二个接受脑机植入的受试者 - 天天要闻

马斯克最新动作:正式开始招募第二个接受脑机植入的受试者

据美国有线电视新闻网报道,当地时间17日,脑机接口公司“神经连接”创始人马斯克宣布,继年初首个参与该公司脑机设备植入实验的患者手术成功100天后,正式开始招募第二个接受脑机植入的受试者。今年1月,公司完成首例脑机接口设备的人体植入手术。
聘科学家担任中小学科学副校长,此外,上海青少年科创教育还能做些啥? - 天天要闻

聘科学家担任中小学科学副校长,此外,上海青少年科创教育还能做些啥?

图说:科学大咖接过聘书,采访对象供图(下同)上海市第十九届青少年科技节今天下午在张江科学会堂启动。启动仪式上,10位院士、教授、科学家等收到了特别的聘书——他们将为10所上海市科技教育特色示范校担任“科学副校长”。他们中,既有来自高校、科研院所的中国科学院院士薛永祺、上海航天局副局长李昕、复旦大学希德书...
第十五届华语科幻星云奖揭晓,刘洋获长篇小说金奖 - 天天要闻

第十五届华语科幻星云奖揭晓,刘洋获长篇小说金奖

初夏的微风拂过菁蓉湖面,倒映在水中的成都科幻馆迎来了科幻迷们的重要日子——今(18)日,2024科幻星云庆典在这里举行,第十五届华语科幻星云奖在此揭晓。华语科幻星云奖是由科幻活动家董仁威、科幻出版人姚海军和南方科技大学教授吴岩等三位创始人为首的全球华人科幻爱好志愿者,于2010年共同创立的公益性奖项。今年的华...
“外国教授”假借学术合作窃密,生态间谍案细节揭露 - 天天要闻

“外国教授”假借学术合作窃密,生态间谍案细节揭露

生态安全是国家安全的重要组成部分,记者从国家安全机关了解到,近年来,一些境外非政府组织或基金会,打着“项目调查研究”“生态治理保护”的旗号,非法采集、窃取我国重要自然保护区的地理、气象、生物等敏感数据,给我国国家安全带来风险隐患。
为海缆“把脉”替设备“问诊” 超级工程这样体检 - 天天要闻

为海缆“把脉”替设备“问诊” 超级工程这样体检

浙江舟山柔性直流工程是世界首个五端柔性直流输电工程,它能将风电、光伏、潮汐等绿色能源全额接收,确保用电安全低碳。工程共建有舟定、舟岱、舟衢、舟洋、舟泗5座换流站,在多个岛屿间架起直流输电网络,实现了岛屿间的电能互通。柔性直流工程“体检”如何进行?  今年是舟山柔性直流工程投运十周年,从昨天(17日)开...
新研究:气候变化可能加剧中风等神经系统疾病 - 天天要闻

新研究:气候变化可能加剧中风等神经系统疾病

英国伦敦大学学院一项新研究发现,气候变化可能会对神经系统疾病患者产生负面影响,加剧患者病情。该研究结果发表在新一期英国《柳叶刀·神经学》杂志上。伦敦大学学院研究小组对1968年至2023年间全球发表的332篇相关论文进行了分析。研究人员考虑了19种不同的神经系统疾病,包括中风、偏头痛、阿尔茨海默病、脑膜炎、癫痫...
福州是一个奇迹,河口盆地世界上都少见 - 天天要闻

福州是一个奇迹,河口盆地世界上都少见

河流入海口(及入湖口)通常形成的是三角洲,或者河口湾。像福建省省会福州这样的河口盆地,在世界上都是少见的。它群山蜿蜒,河海相会,是山水造就的海上福地,也是地形构造的一个奇迹。▲福州是典型的河口盆地,周围一圈山完全可以合围,基本没有缺口河口最常见的是三角洲。
展现科普独特魅力!2024年四川省科普讲解大赛圆满落幕 - 天天要闻

展现科普独特魅力!2024年四川省科普讲解大赛圆满落幕

封面新闻记者 边雪5月17日,记者从四川省科技厅获悉,由四川省科学技术厅主办,四川省科技交流中心、四川广播电视台承办的2024年四川省科普讲解大赛总决赛在成都成功举行。四川省科技厅党组成员、机关党委书记赵敏出席并致辞,中国科学院院士、四川省人民医院党委副书记、院长杨正林出席比赛并担任评委。成都海关、省气象局...