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[转载] 新型超级电容充电仅需200微秒

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发表于 2010-10-28 10:13:19 | 显示全部楼层 |阅读模式

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设计中用石墨烯基片替代了多孔化活性炭


  科技日报讯 据美国物理学家组织网近日报道,美国科研人员制成了一种新型超级电容(DLC),只需不到1毫秒的时间即可完成充电,并在交流电路的测试中获得了成功。相关论文发表在近期出版的《科学》杂志上。

  超级电容也称双电层电容器,是一种新型储能装置,能在几秒钟内完成充电,此外还具有容量大、功率高、使用寿命长、经济环保等特点,在数码相机、掌上电脑、新能源汽车等领域都有着广泛的应用价值。

  超级电容主要通过导体的表面来存储电荷,因此用于存储电荷的面积越大、分离出的电荷越密集,其电容量越大。目前超级电容大多采用多孔化活性炭结构来扩大储能面积,这种庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离,使其与普通电容相比储能容量更大,与电池相比能量传递速度更快。但就某些设备而言,这区区几秒的充电时间仍然显得有些长。

  由美国JME公司(位于俄亥俄州谢克海茨市的一家电容公司)总裁约翰·米勒所带领的一个研究团队,对超级电容的结构和电极进行了新的设计,使其充电的时间缩短到了200微秒(人类每次眨眼的时间约为0.2秒—0.4秒,即20万微秒—40万微秒)。新的电极由美国维吉尼亚州威廉玛丽学院的罗恩·奥特洛设计。整体由一组与底座垂直的石墨烯基片构成:石墨烯基片只有一个原子厚,由等离子体化学沉积而成;其基座由10纳米厚的石墨制成。米勒形象地称其为“一组600纳米高的土豆片并排站在一起”。实验显示,与原先的多孔化活性炭结构制成的超级电容相比,新电容效率更高,能在更短的时间内完成充电。

  据米勒的研究小组称,这种新型超级电容不但能够取代比其大6倍的传统电容以腾出更多的空间,还能更好地平抑电路中的电压波动。此外,该电容还在一个交流整流滤波电路的测试中获得了成功,而先前由于多孔化活性炭电阻率明显大于金属,超级电容曾一度被认为不能用于交流电路。

  罗恩·奥特洛说,下一步他们还将设法使石墨烯薄片更长更平行,以在最大电容量和离子流最小束缚中找到一个平衡点,使超级电容发挥出更好的性能。而随着重量和尺寸逐渐缩小,超级电容还将在航空、航天、军事等更多领域获得应用。(王小龙)
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发表于 2010-10-28 15:02:39 | 显示全部楼层
军事目的优先,武器发射时,需要很大的瞬时功率,所以某些武器常年有热化学电池维护着,一旦启用,用特殊手段激活,可以产生维持运作所需的电力

而这种电容器,如果成功,则可以节约掉这个电池维护的费用和相关设备的支出
直接瞬间充满,然后就待机可以用了
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 楼主| 发表于 2010-10-28 15:49:49 | 显示全部楼层
老兄看来是个军事迷,什么都容易联想到军事。

如果成功了,民用的前景更广阔,比如给汽车充电比加油还快,那多爽。
就是不知道到时“充电器”是否可通用?
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发表于 2010-10-28 17:23:32 | 显示全部楼层
呃,估计一个电容器能买辆豪华限量版跑车
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发表于 2010-10-29 09:11:51 | 显示全部楼层
那要多大的瞬间功率才行啊。按照100V 2F的电容算,功率也达到了几百MW,瞬间电流超过1MA。这电流倒是可以接到避雷针上,一个闪电就充满了。
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发表于 2010-10-29 13:25:44 | 显示全部楼层
法拉是个非常大的单位,2F 的电容器是相当少见的。我猜这个超级电容器远达不到2F。
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发表于 2010-10-29 15:37:53 | 显示全部楼层
法拉是个非常大的单位,……liangbch 发表于 2010-10-29 13:25

对于电子电路来说确实很大,但是作为储能器就不大了。2F的电容充到100V才能装200C的电量,假定放电电流保持20A(实际放电曲线是指数曲线),才够用10秒。
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发表于 2010-10-31 20:14:03 | 显示全部楼层
对于普通电容,2F是很大了。但对于超级电容,2F算很小的,200F的都有。超级电容类似充电电池,只是和普通电容一样可以放电到0V,但超级电容的充电和放电都比普通电容慢的多。
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发表于 2010-11-1 09:50:25 | 显示全部楼层
见识了,原来如此
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发表于 2011-1-20 22:46:17 | 显示全部楼层
很贵的东西
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