DOI:https://dx.doi.org/10.30919/es8d588 纤维素/碳纳米管复合柔性电极在超级电容器中的研究进展 孙哲1 齐厚娟1 陈曼慧1 郭斯通1 黄占华1,* Srihari Maganti2 Vignesh Murugadoss3 黄米娜2,3 郭占虎2,* 摘要 如今,对可穿戴、便携、可折叠的小型电子产品和人机交互界面设备的需求日益增加。因此,超级电容器由于其能量/功率密度高、充放电过程快、循环寿命长等优点,作为储能装置得到了广泛的研究。其中柔性电极材料是提升超级电容器性能的关键成分。纤维素作为一种天然柔性材料,具有成本低、来源广泛、可再生、机械性能强等特点,被用作电极的柔性基底或模板。为了提高纤维素基柔性电极的导电性和优异的电化学性能,将具有高导电性、良好的热稳定性和化学稳定性以及独特内部结构的碳纳米管(CNT)集成到纤维素基柔性电极中,制备出具有高能量/功率密度和长循环寿命性能的柔性超级电容器用纤维素/CNT基柔性电极。本文主要针对纤维素/CNT进行综述,着重总结了用于超级电容器的纤维素/CNT基复合柔性电极的组成、制备和机理,并讨论了纤维素/CNT基复合柔性电极目前面临的挑战和前景。
9. 在 -40 ℃ 下保持 16 小时,然后测量电容和 ESR。将温度升高 10 ℃ ,保持数小时,然后测量电容和 ESR。以 10 ℃ 的间隔继续相同过程,直到温度达到 65 ℃ 。
摘要 MXenes 吸引了方法和技术领域的研究人员,他们将其应用于各种应用,例如储能设备、超级电容器 (SC) 和弹性电池。由于其出色的自动化、物理化学、光学、电气和电化学效应,原始 MXenes 及其纳米材料在多种类型的 SC 中的应用正在不断增加。由于其出色的电气性能、更好的机械强度、不同的实用簇和充足的层间空间,MXene 基纳米材料 (NM) 已展示出强大的储能能力。在这篇评论文章中,我们展示了 MXene 基纳米材料 (NM) 在超级电容器 (SC) 中的合成方法和应用的时间表和进展。最后,我们以该领域的未来展望结束了主题。
DOI:https://dx.doi.org/10.30919/esee8c693 光伏/电池/超级电容器抽水系统的实验评估及其在多变天气条件下的潜力 Madhumita Das,1,* Asim Halder 1,# 和 Ratan Mandal,2,# 摘要 研究人员经常使用电池来消除太阳能抽水系统中天气变化的影响,因为天气变化会缩短电池寿命。超级电容器和电池储能技术相辅相成。超级电容器具有高功率密度,而电池具有高能量密度。超级电容器的集成可以增强光伏 (PV)/电池系统的性能。在这项工作中,使用离心泵在多变的天气条件下(晴天、多云天和多云天)对 PV/电池/超级电容器抽水系统进行了实验测试。实验使用 40 Wp 太阳能模块为 12 V、14.4 W 离心泵以及 12 V、9 Ahr 电池和 210 F、12 V 超级电容器组供电。演示了电池和超级电容器之间的电流分布。研究了阳光辐射波动对流量和电池/超级电容器充电放电特性的影响。该系统在部分阴天运行有效,从而提高了抽水系统的性能。该抽水系统提高了农业应用中光伏系统的效率。
介绍了一种将光伏、风能和水力发电能源与超级电容器和锂离子电池组成的混合储能系统相结合的功率平滑方法(斜坡率和移动平均值)。然后,通过研究混合可再生能源与电网之间的能量流,分析了工业负载的自耗。本文的主要新颖之处在于超级电容器的可操作性。实验结果表明,当应用功率平滑斜坡率方法时,超级电容器的运行周期数少于移动平均法。通过改变可再生能源的容量可以保持这一结果。此外,通过增加光伏和风能可再生能源的容量,混合储能系统只需要更大的超级电容器容量,而通过增加水力涡轮机的容量,电池需求量会大大增加。最后,通过增加水力涡轮机和电池的容量,能源成本和自耗达到最大值。
低功耗硅基光源和探测器因其易于工艺集成而对片上光子电路具有吸引力。然而,传统的硅发光二极管发射的光子能量接近能带边缘,而相应的硅光电探测器缺乏响应度。另一方面,以前报道的利用反向偏置二极管的热载流子电致发光硅器件需要高工作电压。在这里,我们研究了在瞬态电压条件下工作的硅金属氧化物半导体电容器中的热载流子电致发光。在每个电压瞬变期间,源接触边缘都会产生较大的能带弯曲,远大于稳定状态下可实现的能带弯曲。因此,电子和空穴在相应的电压瞬变下从单个源接触有效地注入硅通道,随后它们在那里经历碰撞电离和声子辅助带间复合。值得注意的是,我们通过使用 20 nm 厚的高 j 栅极电介质展示了低至 2.8 V 的低压操作。我们表明,通过减少栅极电介质厚度可以进一步实现电压缩放,从而为硅光电集成电路提供低压平台。
(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]
超级电容器(SC)被评为最重要的效果设备,桥接了可再生能源的生产和组合。为了满足不断增长的能源需求,必须以高能量密度,可接受的价格和长期稳定性的优点发展高性能的SC是必不可少的。本评论重点介绍了针对高性能SC的最新电极系统中基于卤素的功能化化学工程的最新进展,主要是指F,CL,BR和I元素的掺杂和装饰策略。由于电负性和原子半径的差异,每个卤素元件的功能化赋予了基板材料具有不同的理化特性,包括能量带隙结构,孔隙度分布和表面效果。通过精确控制离子吸附和电子结构,卤素嵌入到宿主材料中的原理。,还讨论了关于卤素功能化的未来挑战的重要观点。这项工作旨在加深对基于卤素的功能化策略的理解,以激励进一步研究高性能SCS的发展,并且还为探索用于电化学能源存储的新材料修改方法提供了前景。©2022由Elsevier B.V.代表中国化学学会和中国医学科学院Materia Medica研究所出版。
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。
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]。