1。引入工业化的发展,随后是环境污染的增加,可再生能源的能源生产和存储已成为必要[1-4]。近年来,由于许多研究人员的储能性能高[5-9],许多研究人员已经研究了超级电容器。与电池相比,这些设备具有高功率密度和良好的环状稳定性。它们的能量密度也比普通的介电电容器更高,以填补电池和电容器之间的空隙[10-12]。超级电容器分为两类:两层电容器(EDLC)和伪电容器。EDLC中的能量存储不涉及任何法拉第反应,而是通过电极/电解质界面的离子交换来完成。EDLC中使用的电极材料的一个示例可能是高比表面碳材料。取而代之的是,假能力能通过法拉第可逆反应在导电聚合物材料或金属氧化物的表面上存储能量[13-16]。过渡金属氧化物通常比碳基材料更稳定,并且比导电聚合物材料具有更高的能量密度,因此它们是超级电容器电极的良好候选者[17]。
摘要:风能和太阳辐射具有间歇性和随机波动性,会影响电网综合运行模式下混合系统的运行稳定性。本研究研究了一种使用电池和双层电容器 (EDLC) 的电网综合风能/光伏混合系统缓解输出功率变化的平滑控制方法。当太阳能和风能系统产生的功率变化很大时,电池和 EDLC 会吸收混合系统的功率波动,从而平滑提供给电网的功率。这使得可再生能源资源在公用事业系统中的更高渗透率和整合成为可能。逆变器的控制策略是将功率注入具有单位功率因数和恒定直流母线电压的公用事业系统。光伏 (PV) 和风能系统均受控制以获取最大输出功率。为了观察混合系统在实际情况下平滑输出功率波动的性能,考虑了一天的实际场地风速和辐射数据。该控制方法的动态建模和有效性
(EDLC),其中流行的机制需要在高表面积材料和液体电解质之间的界面处进行非法拉第电荷存储。这些储能装置由于其高功率密度(10 kW kg −1 )、快速响应时间(1 s)、循环寿命(10 5 次循环)和安全性而引人注目。[1] 纳米多孔碳材料通常用于 EDLC。它们的多孔结构充当任何介质的批量缓冲库,从而减少离子对孔内表面的传输阻力。[2] 增加的孔隙可及性可容纳更多阳离子来填充电极的双层,从而产生 200 F g −1 数量级的比电容,就像活性炭的情况一样。 [3] 后者在这些储能装置中被广泛使用,因为它价格低廉,即碳化过程源自木材、煤和坚果壳,与其他多孔材料(如模板碳和碳化物衍生碳)相比,更容易制备。 它的比表面积约为 2000 m 2 g − 1 ,可为标准电池电极提供 ≈ 30 mAh g − 1 V − 1,而标准电池电极为 150 mAh g − 1 V − 1。[4,5]
关键功能•在600、750、1500和3000 V上运行•模块化包装允许独立尺寸的功率和存储尺寸•自动重新平衡超级电容器以保持存储能力•灵活的编程•灵活的编程以确保每个站点的最佳操作确保在每个站点上的最佳操作•无需AC连接而无需AC连接即可扩展,以提供智能网格服务和5.21 MJ(5.2 MJ)(5.2 MW)(EDC)(5.2 MW)(ED)(5.2 MW)(ed),MW,MW,MW MW,MW MW,MW,MW,MW,均无需AC连接。 (Li-ion)每个阵容,对于大型应用程序,可平行•远程访问和电子邮件通知•能源计量,操作仪表板和可下载的数据文件
Eaton超级电容器具有高可靠性,高功率,使用电动双层电容器(EDLC)结构的超高电容储能设备,并结合了专有材料和工艺。高级技术的这种组合使伊顿可以提供针对备用电源,脉冲电源和混合动力系统应用的各种电容器解决方案。它们可以用作唯一的储能,也可以与电池组合使用,以优化成本,寿命和运行时间。系统要求的范围从几微米到兆瓦。所有产品均具有低功率密度的低ESR,并具有环保材料用于绿色电源解决方案。eaton超级电容器无维护,设计寿命长达20年*,并且工作温度低至-40°C,最高为+85°C。
摘要:与电解电容器相比,超级电容器每单位质量或体积可以存储多一百万倍的能量。由于其内部电阻低,它们能够驱动或吸收脉冲高电流。在过去的四分之一世纪里,超级电容器 (SC) 制造商开发了几种具有高功率密度和更长循环寿命的大规模设备系列,帮助最终用户改进其储能系统和产品。如今,有三种常见的设备系列,即 (i) 对称双层电容器 (EDLC)、(ii) 具有锂电极的混合电容器和 (iii) 基于伪电容概念的电池电容器。这篇评论文章比较了这些系列,并概述了电动汽车 (EV)、微电网和消费电子产品中的几种最新应用。
在本研究中,我们报告了表面改性活性炭 (AC) 的合成。活性炭的表面已使用银纳米粒子进行改性。合成过程简单、成本有效且环境友好。改性 AC 粉末已使用 X 射线衍射、扫描电子显微镜和表面积和孔径测量进行了表征。通过使用镁离子基聚合物电解质制造 EDLC 的对称配置,测试了所制备材料的电化学性能。使用循环伏安法、电化学阻抗谱和恒电流充放电技术对电池进行了测试。含有 3 wt% 银的 AC 呈现出最佳效果,比电容约为 398 F g − 1 能量密度,功率密度为 55 Wh kg − 1 和 2.4 kW kg − 1,使其成为超级电容器应用的有趣材料。
化石燃料的耗尽以及日益严重的环境问题引起了开发高性能储能设备的极大关注。在各种储能设备中,超级电容器正在成为研究的热点,并且由于它们的巨大优势,包括高功率密度,高电荷/放电率和长期循环寿命,它们弥补了电池和常规电容器之间的不同。1 - 5通常,根据电容器来源:电容器来源:电气双层电容器(EDLCS),伪电容器和混合电容器,可以分为三类。6 - 8在EDLC中,电容源自电极和电解质界面处的纯静电电荷积累。9,电极成为影响性能的重要因素。此外,电极的性能主要取决于电极材料。因此,电极材料的选择是电容器的关键步骤。
静电双层电容器 (EDLC) 使用碳电极或衍生物,其静电双层电容远高于电化学伪电容,从而实现导电电极表面与电解质界面处亥姆霍兹双层中的电荷分离。电荷分离约为几埃(0.3-0.8 纳米),比传统电容器小得多。电化学伪电容器使用金属氧化物或导电聚合物电极,除了双层电容外,还具有大量电化学伪电容。伪电容是通过法拉第电子电荷转移与氧化还原反应、插层或电吸附实现的。混合电容器(例如锂离子电容器)使用具有不同特性的电极:一种主要表现出静电电容,另一种主要表现出电化学电容。[2]
由于人们对便携式能源设备的兴趣日益浓厚,储能变得比以往任何时候都更加重要。二元过渡金属氧化物 (BTMO) 因其出色的结构稳定性、改进的电子电导率和更大的可逆容量而作为潜在的新型储能材料受到了广泛关注。[1] 近年来,人们进行了大量研究来调查和开发柔性储能系统,主要目的是将柔性电子产品应用于柔性显示器、便携式电子产品、电子传感器、电源备份、移动电话、笔记本电脑等设备。现有的可充电储能市场主要由具有高灵活性、高能量密度和高功率密度的电化学储能系统的设计和生产主导。[2] 由于其快速的充放电速率、高功率密度和出色的循环性,超级电容器 (SC) 是各种应用中最有前途且发展最快的存储设备。[3]为了部分替代化石燃料,过去 10 年来,人们付出了巨大努力来利用可再生能源,如热能、太阳能、风能和潮汐能。这些交替可再生能源的广泛使用必须借助强大的储能系统来实现。[4][5][6] 超级电容器因其快速的充电和放电速度、可逆性、安全性、延长的循环寿命、高功率密度和环保性而引起了广泛关注。[7] 超级电容器优于其他储能技术,包括长寿命、快速充电和放电、高功率密度、快速充电存储和高能量密度。这些特性使超级电容器成为燃料电池、传统可充电电池和电容器的补充。[8] 超级电容器类别包括由各种储能技术产生的电双层电容器 (EDLC) 和伪电容器。EDLC 通过电极/电解质界面处的静电吸附/解吸来存储电荷。由于碳纳米管 (CNT)、石墨烯、碳气凝胶和活性炭具有较大的比表面积和优异的导电性,因此经常用于 EDLC。[9]研究人员希望创造具有高功率输出、长寿命和快速充电时间的设备,他们对开发可持续的电化学能量转换和存储解决方案很感兴趣,以满足日常生活中日益增长的电力需求。[10]由于其增强氧化还原化学的能力,BTMO 引起了人们对超级电容器进步的极大兴趣。[3]由于二元金属氧化物具有很高的理论比电容,它们作为超级电容器电极材料受到了广泛关注,例如 ZnFe2O4/rGO 复合材料,[11] NiCo 2 O 4 ,[12] CoV 2 O 6 ,[13] BiVO 4 /PANI 复合材料[14] 和 NiCo 2 S 4 。[15]。与单一过渡金属氧化物相比,BTMO 通常具有更高的比表面积、不同的氧化还原电位和优异的电导率,这些特性有利于实现良好的电化学性能。[16,17,18]。由于其优异的导电性和大的表面积,最近的研究集中在使用二元金属氧化物材料或二元金属氧化物纳米复合材料作为超级电容器应用的电极材料,如图 1 所示。制造二元金属氧化物的方法有很多,包括水热法、溶剂热法、微波辅助法、超声波处理和绿色技术。在这些选项中,大多数用于电容器的 BTMO 或 BTMO 纳米复合材料都是通过化学氧化和热反应过程沉淀制成的。这里我们介绍了用于电化学超级电容器电极的 BTMOs 和 BTMOs 纳米复合材料研究的最新进展。