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奥威 超级电容器科普问答
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    什么是超级电容器?

  超级电容器是利用电极/电解质界面电荷分离所形成的双电层,或借助电极表面快速的氧化还原反应所产生的法拉第“准电容”来实现电荷和能量的储存的新型储能装置。尽管它是一个电化学装置(也被称为电化学双层电容器),在这一能量存储机制中基本无化学反应的发生或仅涉及界面层的化学反应,因此具有很高的可逆性,它可以保证电容器进行高达成百上千次的充放电循环。

    超级电容器是一种新型的储能环保电源,其特点在于充电速度快、使用寿命长、功率密度高、工作温度范围宽、环保节能等。超级电容器属于双电层电容器,它是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种,其基本原理和其它种类的双电层电容器一样,都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。
 
 为什么称之为超级电容器?
 
         传统的静电电容器容量很小,一般为皮法或微法,超级电容器由于采用了独特的材料和制作工艺,在与传统静电电容器同样体积的情况下,却可以获得几法拉,乃至几万法拉以上的超大容量,因而被称为超级电容器。(1F=106μF=1012pF)
 
 超级电容器有哪些优点?

(1)超级电容器是绿色能源(绿色电池),不污染环境。铅酸电池污染环境,这个性能,为汽车行业解决了一大污染源;

(2)超级电容器寿命长,可达1~50万次(铅酸电池寿命仅500次左右),是普通蓄电池的20~200倍,可以与设备同命运,寿命成本低;
(3)超级电容器充电速度快(0.3秒~15分钟)。蓄电池充电时间长(5~8小时以上)
(4)超级电容器充放电效率高,可达98%,而铅酸电池充放电效率仅为70%;
(5)超级电容器功率密度高;
(6)超级电容器彻底免维护,工作温度范围(-40~50℃);铅酸电池电动车在-40℃续驶里程减少90%,超级电容器电动车只减少10%。
(7)超级电容器电动大客车能量回收强,紧急制动能量回收高达75%;铅酸电池能量回收仅为5%,这点对公共大客车太重要了,可以节约大量的燃料。
(8)相对成本低。超级电容器价格比铅酸电池高三倍;但寿命,超级电容器比铅酸电池高20倍,这点对公共大客车产业化非常重要。
 
 超级电容器有哪些特点和优势?

    超级电容器的原理并非新技术,常见的超级电容器大多是双电层结构,同电解电容器相比,这种超级电容器能量密度和功率密度都非常高。同传统的电容器和二次电池相比,超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,并具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等特点。在最近几年中,超级电容器已经开始进入很多应用领域,如消费电子、工业和交通运输业等领域。

 
    超级电容器具有什么样的结构?

       超级电容器是介于蓄电池和传统静电电容器之间的一种新型储能装置,它主要是利用电极/电解质界面电荷分离所形成的双电层,或借助电极表面快速的氧化还原反应所产生的法拉第“准电容”来实现电荷和能量的储存的。

     其中,双电层电容器采用对称的电极结构,即正、负极均采用相同的电极材料(通常是多孔的碳材料)。在储能过程中,两个电极界面形成两个容量相同的双电层电容C1和C2
 
     上海奥威科技开发有限公司生产的双电层电容器均采用对称结构。
     为了进一步提高超级电容器的储能,奥威公司研究开发了一种不对称结构超级电容器:其中一个电极(非极化电极)的容量远大于另一电极(极化电极),采用水系电解液。由于电极结构不同,在极化电极尺寸相同情况下,这种不对称型超级电容器比对称型超级电容器的容量提高4倍以上;单体充电电压最高可达1.65V;根据使用条件不同,充放电寿命可以达到1~50万次以上。
     虽然目前全球已有许多家超级电容器生产商,可以提供许多种类的超级电容器产品,但大部分产品都是基于一种对称的双电层结构,超级电容器在结构上与电解电容器非常相似,它们的主要区别在于电极材料。早期的超级电容器的电极采用碳,碳电极材料的比表面积很大,使超级电容器的容值可以非常大。随着科技的逐渐发展,现在也出现了一些非对称的超级电容器,例如上海奥威科技所生产的车用超级电容器系列产品,电容器两极就采用不同的电极材料,分别利用双电层和法拉第准电容的原理进行储能,从而获得比一般的双电层电容器更高的能量密度。
 什么是超级电容电动城市客车?

       超级电容城市客车是顺应时代需求和科技进步而诞生的一种环保、节能的现代化公交运行模式,是具有我国完全自主知识产权、具有国际领先水平的科技成果!它采用了超级电容器作动力电源、采用了先进的交流变频调速牵引技术和车辆制动时的动能再利用技术;采用了智能化车辆动力管理系统、车辆运行动态信息系统等现代化手段,是零污染、节能高效环保的新型公共交通系统。

       超级电容城市客车充电速度快,中途充电时间为30秒钟,终点站的充电时间约90秒钟。按照上海公交的客运模式,一次充电可运行5~8公里,最高速度达到每小时50公里,车辆行驶平稳、舒适。超级电容城市客车每公里耗能仅为1度电,能耗费用仅为燃油汽车的33%,在刹车制动时能量回收率达到40%。与有轨、无轨电车相比,没有地面轨道和空中触线网,有利于“净化”城市空间,车辆机动灵活性好,避免了由于突然断电而造成的无轨电车无法运行,甚至出现交通堵塞的现象。新型快速充电景观候车站可以根据街道、场馆等风貌,进行匹配的景观设计,并融入人性化理念,成为都市一道靓丽的风景线。 
       超级电容客车特别适合于环保和景观要求较高的大城市或中心城区运行,因此位于豫园老城厢区域的作为上海繁华地段景观线路11路全线开通超级电容公交车,无论从节能环保,还是美化城市环境,提高国际形象等方面来说都是十分必要的。
       2006年8月28日,上海11路超级电容公交车运行示范线(内圈)建成并正式开通,成为世界上第一条超级电容公交车商业化运营线,共有10辆超级电容公交车投入运营,并利用原有供电设施和电网资源建有10座景观候车站。2007年6月,11路外圈10辆超级电容公交车上路,11路原有无轨电车全部被新型超级电容公交车代替。
       11路超级电容公交车结合城市公交车运行的特点,利用始发站留车和中途站上下客的时间,对超级电容进行大电流快速充电,使其在始发站利用2-5分钟的时间充足电能,在中途站利用约30秒的时间补充电能,在站与站之间实现无线网运行,车辆满载的最高车速可超过每小时50公里,电能既用既充的运行方式,使车辆只需储存较少的电能,就能保证系统正常运行,有效的减少了电能存储设备的重量,存储较少的电能,还提高了车辆的安全性,超级电容器快速的充电能力,有利于停车场的安全管理工作。
       11路景观充电站与周围景观相互融合,景观效应突出,把人们带入了一个没有轨道,没有架空触线网,没有架空事故,却同样是清洁无污染,而且运行机动灵活、平稳舒适、更加安全的,电容公交车新时代。
       2007年7月,超级电容公交车项目通过专家验收,专家得出的结论是“总体上达到了国际先进水平,节能和环保效果明显,积累了大量的数据与经验,为我国城市公交的可持续发展提供了一种全新的运营模式。”
       2010年6月,上海11路已实现商业化运营200万公里,实现营运收入达到3000多万元人民币,比原有无轨电车相同里程多创收1倍多。每公里平均消耗电能0.98度,节能70%,制动能量回收能力,百公里平均再生电能20度;利用废弃的制动能量可生产电能近50万度,每度按0.7元计算,共节约电费35万元,百公里能耗为100度电,成本为70元,燃油公交车按百公里油耗45升,每升油6元计算,100公里成本为270元,100万公里比燃油车节约成本170万元。按2007年上海电力能耗指标,每生产一度电耗煤342克来计算,将节煤17万吨;经过测算,已投入运行的超级电容公交车每年可减少排放一氧化碳38.1吨,氮氧化物17.7吨。这些能源的获取过程,不仅不消耗任何资源,还减少了车辆的机械磨损和维护成本,降低了热量、粉尘和废气的排放,保护改善了环境质量,循环使用能源,节约能源的同时,还提高了车辆乘坐的舒适性。节能环保非常突出,综合效益显著。
       在北京奥运会期间,为了展示“绿色奥运”在我国公共交通领域的具体体现,作为“节能减排采访线”的主角,11路超级电容公交车再次成为国内外主流媒体关注的焦点。来自美国、日本、德国、法国等多个国家的电视台和报纸对我国超级电容车的发展进行了采访报道,树立了我国节能环保的国际形象。
       上海11路是世界上第一条超级电容公交车商业化运营线,开创了我国无轨电车发展的新局面,成为公共交通领域节能减排的生力军和公交领域节能减排的品牌产品,实现了行业跨越发展及产业结构升级,大大推动了本行业科技进步。目前上海正在积极推广超级电容公交车的全面应用。
       作为新能源汽车的主力军,性能优越、“零排放”的超级电容车成功进军世博会,目前有61辆电容车承担运送参加贵宾和游客的重任,同时向世人展示我国开发新能源汽车的成果和节能减排的效果。
       2010年底,上海26路也将有25辆超级电容客车上路。

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