充电一分钟,可行驶10~15千米。2020年,上海市新增了89辆超级电容公交车,覆盖了中心城区的五条主要线路。为这些公交车提供动力的,是一种新型电力能源装置——“超级电容”
什么是电容
两个相互靠近的导体,中间夹一层不导电的绝缘介质,这就构成了电容器。当电容器的两个极板之间加上电压时,电容器就会储存电荷。
人类历史上最早的储存电荷容器是一个瓶子,叫莱顿瓶。它的结构非常简单,在一个玻璃瓶外边包裹了一层层金属箔,同样的在内壁也覆盖了一层金属箔,这样两层金属之间加一层绝缘体就形成了一个电容器。
电容和电池的区别
一般电容存储电能的总量小,但是充电和放电的速度快。电池存储的电能多,但是充电和放电的速度慢。这和它们存储电能的原理有关。电容器存储电能,并不涉及到能量的转化,是电荷直接存储。就像往存钱罐里存钱。放的时候是钱,拿出来用的时候还是钱,直接就能用。
而对于电池来讲,它是一种能量的转换装置,就是在储存电的时候,把电能转化成化学能,当需要用电的时候,再把这种化学能再重新转化为电能再释放出来。
往电池里充电的过程,就像是用钱买黄金,或者买房产,这时钱已经变成其他的形式。等要用的时候,需要再把这些值钱的东西卖了,重新变回现金才能使用。这个就是电容和电池存储电能的区别。
最新的超级电容是什么
所谓超级电容器,就是在更小的体积内能储存极多的电量。超级电容器里面储存的电量可以达到普通电容的4万倍。
超级电容器之所以能够存储大量电能,最关键的是要在有限的重量或体积里面,尽可能地增加储存电荷的表面积。因为电容器就是利用导体表面来储能的。超级电容器的电极片,是特殊工艺制作的铝箔,在它的表面涂有一层多孔的碳纳米材料。这种碳材料的表面积极大,一克的表面积能够达到2000平方米,这种要求极高的超级材料就是超级电容器的核心。
多孔炭被放大后就像一块海绵,它密密麻麻的孔洞大大增加了单位体积下的外表面积。自然储存电荷的能力也增加了几个数量级。在未来,超级电容器能为我们的生活带来哪些改变?