电容器的储能原理

Question

如题所述

Answer 1

储能电容也称电化学电容或者超级电容，与传统静电电容器不同，主要表现在储存能量的多少上。作为能量的储存或输出装置，其储能的多少表现为电容量的大小。根据储能电容器储能的机理，其原理有两种，都是很多科学家前赴后继的研究得出来的。下面就来说说：

1.在电极P溶液界面通过电子和离子或偶极子的定向排列所产生的双电层电容器。

此原理的指导思想就是19世纪末Helmhotz等提出的双电层理论。关于双电层的代表理论和模型有好几种，其中以Helmhotz模型最为简单且能够充分说明双电层电容器的工作原理。该模型认为金属表面上的静电荷将从溶液中吸收部分不规则的分配离子，使它们在电极P溶液界面的溶液一侧，离电极一定距离排成一排，形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。于是，在电极上和溶液中就形成了两个电荷层，这就是我们通常所讲的双电层。双电层有储存电能量的作用，储能电容器的容量可以利用公式来计算，最后我们可以得到结论，就是双电层电容器的容量与电极电势和材料本身的属性有关。通常为了形成稳定的双电层，一般采用导电性能良好的极化电极。

还有第二种原理就是在电极表面或体相中的二维与准二维空间，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附、脱附或氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的法拉第准电容器。

在电活性物质中，随着存在于法拉第电荷传递化学变化的电化学过程的进行，极化电极上发生欠电位沉积或发生氧化还原反应，充放电行为类似于电容器，而不同于二次电池，不同之处为：

（1）极化电极上的电压与电量几乎呈线性关系；

（2）当电压与时间成线性关系dV/dt=K时，电容器的充放电电流为一恒定值I=CdV/dt=CK.此过程为动力学可逆过程，与二次电池不同但与静电类似。法拉第电容和双电层电容的区别在于：双电层电容在充电过程中需要消耗电解液，而法拉第电容在整个充放电过程中电解液的浓度保持相对稳定。

法拉第准电容不仅在电极表面产生，而且还可以在电极内部产生，其最大充放电能力由电活性物质表面的离子取向和电荷转移速度控制，因此可以在短时间内进行电荷转移，即可以获得更高的比功率（比功率大于500W/kg）。

说到这里，想必大家已经都了解储能电容的工作原理了吧。南京绿索储能电容南京江宁开发区秣周路88号祖堂工业园

Answer 2

只有超级电容才能储能。超级电容的特点

超级电容的容量比通常的电容器大得多。由于其容量很大，对外表现和电池相同，因此也有称作“电容电池”。 超级电容属于双电层电容器，它是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种，其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。

（1）充电速度快，充电10秒～10分钟可达到其额定容量的95％以上； （2）循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1~50万次，没有“记忆效应”； （3）大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率≥90%； （4）功率密度高，可达300W/KG~5000W/KG，相当于电池的5~10倍； （5）产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿色环保电源； （6）充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，安全系数高，长期使用免维护； （7）超低温特性好，温度范围宽-40℃～+70℃； （8）检测方便，剩余电量可直接读出； （9）容量范围通常0.1F--1000F 。 法拉（farad），简称“法”，符号是F 1法拉是电容存储1库仑电量时，两极板间电势差是1伏特1F=1C/1V 1库仑是1A电流在1s内输运的电量，即1C=1A·S。 1库仑=1安培·秒 1法拉=1安培·秒/伏特
[编辑本段]类比
电瓶（蓄电池）12伏14安时的放电量=14*3600/12=4200 法拉(F) 地球的电容值仅有1-2F左右 超级电容与电池比较，有如下特性： a.超低串联等效电阻（LOW ESR），功率密度(Power Density)是锂离子电池的数十倍以上，适合大电流放电，（一枚4.7F电容能释放瞬间电流18A以上）。 b. 超长寿命，充放电大于50万次，是Li-Ion电池的500倍，是Ni-MH和Ni-Cd电池的1000倍，如果对超级电容每天充放电20次，连续使用可达68年。 c. 可以大电流充电，充放电时间短，对充电电路要求简单，无记忆效应。 d. 免维护，可密封。 e.温度范围宽-40℃～+70℃，一般电池是-20℃～60℃本回答被网友采纳

Answer 3

原作者：The Engineering Mindset侵删～

Answer 4