辽阳科士达蓄电池代理商

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科士达蓄电池复合电源系统综合了超级电容和蓄电池的优点，不仅可以改善电动车的瞬时功率特性，而且可以避免蓄电池大电流放电，延长蓄电池的使用寿命，增加电动车的续驶里程，因此将是超级电容应用于电动车领域的重要发展方向，并具有广阔的市场前景。

科士达蓄电池由于环境污染和石油危机的双重压力，电动车已经逐渐成为人们生活中一种重要的绿色交通工具。电源是电动车的能量源泉，但目前电池技术还不能完全满足电动车的要求。

超级电容是一种介于电池和静电电容器之间的储能元件，具有比静电电容器高得多的能量密度和比电池高得多的功率密度，不仅适合于作短时间的功率输出源，而且还可利用它比功率高、比能量大、一次储能多等优点，在电动车启动、加速和爬坡时有效地改善运动特性。此外，超级电容还具有内阻小，充放电效率高(90%以上)、循环寿命长(几万至十万次)、无污染等独特的优点，和其他能量元件(发动机、蓄电池、燃料电池等)组成联合体共同工作，是实现能量回收利用、降低污染的有效途径，可以大大提高电动车一次充电的续驶里程。因此，超级电容在电动车领域有着广阔的应用前景，将是未来电动车发展的重要方向之一。

目前，日本、美国、瑞士、俄罗斯等国家都在加紧超级电容的开发，并研究超级电容在电动车驱动和制动系统中的应用，而我国超级电容的生产和应用还处于起步阶段。




1、超级电容的机理与特点

超级电容(Ultracapacitor)是近期发展起来的一种新型储能元件，是一种具有超级储电能力、可提供强大脉动功率的物理二次电源，它与常规电容器不同，其容量可达数万法。超级电容按储能机理主要分为三类：①由碳电极和电解液界面上电荷分离产生的双电层电容;②采用金属氧化物作为电极，在电极表面和体相发生氧化还原反应而产生可逆化学吸附的法拉第电容;③由导电聚合物作为电极而发生氧化还原反应的电容。

由于双电层电容的充放电纯属于物理过程，其循环次数高，充电过程快，因此比较适合在电动车中应用。双电层超级电容是靠极化电解液来储存电能的一种新型储能装置，其原理结构如图l所示。当向电极充电时，处于理想化电极状态的电极表面电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使这些离子附于电极表面形成双电荷层，构成双电层电容。由于超级电容与传统电容相比，储存电荷的面积大得多，电荷被隔离的距离小得多，因此一个超级电容单元的电容量就高达几法至数万法。由于采用了特殊的工艺，超级电容的等效电阻很低，电容量大且内阻小。使得超级电容可以有很高的尖峰电流，因此具有很高的比功率，高达蓄电池的50～100倍，可达到10kW/kg左右，这个特点使超级电容非常适合于短时大功率的应用场合。

超级电容具有极其优良的充、放电性能，在额定电压范围内，可以以极快的速度充电至任一电压值，放电时则可以放出所存储的全部电能，而且没有蓄电池快速充电和放电的损坏问题。此外，超级电容还具有不污染环境及机械强度高、安全性好(防火、防爆)、使用过程中免维护、使用寿命长(大于10年)和工作温度范围宽(一30℃～ 45℃)等优点，并且在瞬间高电压和短路大电流情况下有缓冲功能，能量系统较为稳定。超级电容与铅酸电池和普通电容的性能对比见表1。

2、应用研究现状




2.1国内外的应用研究进展

由于超级电容的优越性能和近年来对超级电容开发能力的提高，因此超级电容在工业领域中得到了广泛应用。目前，世界各国争相研究、并越来越多地将其应用到电动车上。超级电容已经成为电动车电源发展的新趋势，而超级电容与蓄电池组成的复合电源系统被认为是解决未来电动车动力问题的最佳途径之一。

 表1 各种燃料电池的性能比较
资料来源：Fuelcelltoday.com

在产业链的上流是专门从事电解质膜这类材料开发的公司，像著名的杜邦公司和英特尔投资的PolyFuel公司等等。在整个产业链的努力下，燃料电池正在从军用和航空等专业领域快步进入商业化规模应用的阶段。北美、日本、欧洲和我国台湾地区已经走在前列，我国在燃料电池领域研究和开发虽然取得了一定进展，但是与上述国家和地区相比，在研发投入力度、技术研究深度等方面都存在着差距。这一问题已经引起了我国的重视，现在它已是能源、电力行业最为重视课题之一，同时也是国家政策扶持的新兴能源行业。

DMFC亟需突破的障碍

DMFC 的核心部件是由阴、阳电极和高分子电解质膜热压而成的层叠电池单元(Stack),其厚度不过1mm 。这样可以使电极中的催化剂尽可能跟质子交换膜有效地接触，以提高转换效率和并减小电池的体积。质子交换膜在其中起着隔离甲醇与氧气，防止它们直接发生反应以及交换质子和绝缘电子的作用，是一种选择透过性的聚合物膜,于电池中强酸强氧化性等苛刻环境下工作，所以需要极高的耐腐蚀性，另外，还要求具有电动性和热传导性等，材料特性要求很严格。

高分子电解质膜多年来一直是困扰DMFC发展的一大难题。氢离子需要由水的携带穿过分隔阴阳极的高分子膜，然而过程中甲醇容易伴随，因为甲醇和水有相似的特性。目前，研究人员正在从2种不同的角度尝试解决这一难题。一是控制甲醇浓度，或增加隔离甲醇与高分子膜之触媒隔离层。另一种方法，是依靠能减少甲醇和水互混的电解质膜，有几家公司都已开发出这类产品。没有人认为会存在一种能完全隔离甲醇的薄膜。而且在一些设计里，轻微的甲醇混溶是有益的，甲醇在阴极发生氧化，并发出少量的热，可以提高整个燃料电池的反应速率。2002年，以色列特拉维夫大学首先开发成功了甲醇直接方式的手机燃料电池。采用的电解质膜不同于的美国杜邦公司生产的“Nafion”，后者由碳氟化合物构成，前者主要是由聚偏二氟乙 (PVDF)和二氧化硅构成，把甲醇的穿透率降低到一位数。而美国的PolyFuel公司利用碳氢化合物制作的新一代的电解质膜，把甲醇穿透率控制在具有代表性的氟类电解质膜—杜邦公司 “Nafion 117”的1/2。并且PolyFuel最新推出的PolyFuel 20mm 把最大功率密度提升到190 Ma/cm2。PolyFuel的CEO Jim Balcom表示电解质膜功率密度的提高可以减小电池单元的体积。此外PolyFuel 20mm还通过提高空气极产生的水向燃料极的逆扩散(Water Back Diffusion)减小系统的尺寸和复杂度。

光伏发电的历史起源：

1839年，19岁的法国贝克勒尔做物理实验时，发现在导电液中的两种金属电极用光照射时，电流会加强，从而发现了“光生伏打效应”；

1930年，朗格首次提出用“光伏效应”制造“太阳能 电池”，使太阳能变成电能；

1932年，奥杜博特和斯托拉制成第一块“硫化镉”太阳能电池；

1941年，奥尔在硅上发现光伏效应；

1954年5月，美国贝尔实验室恰宾、富勒和皮尔松开发出效率为6%的单晶硅太阳能电池，这是世界上第一个有实用价值的太阳能电池。同年，威克尔首次发现了砷化镓有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成了太阳能电池。太阳光能转化为电能的实用光伏发电技术由此诞生并发展起来。

1954年，美国贝尔实验室制成的第一批太阳电池

光伏发电的原理：

光伏电池是一种具有光-电转换特性的半导体器件，它直接将太阳辐射能转换成直流电，是光伏发电的最基本单元。光伏电池特有的电特性是借助于在晶体硅中掺入某些元素（例如：磷或硼等），从而在材料的分子电荷里造成永久的不平衡，形成具有特殊电性能的半导体材料。在阳光照射下，具有特殊电性能的半导体内可以产生自由电荷，这些自由电荷定向移动并积累，从而在其两端形成电动势，当用导体将其两端闭合时便产生电流。这种现象被称为“光生伏打效应”，简称“光伏效应”。

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