按照国际纯粹化学与应用化学联合会(IUPAC)的规定,活性炭的孔隙按孔径大小可以分为3类:微孔(<2nm)、中孔(2~50nm)和大孔(>50nm)。活性炭中不同孔径的孔隙具有不同的功能和作用,对于超级电容器用活性炭电极材料来说,微孔和中孔对双电层电容都有贡献。微孔在活性炭形成双电层的过程中起决定性作用,是活性炭重要的孔隙。然而,一些孔径比较小的微孔可能对双电层电容没有贡献,这是因为在形成双电层过程中,由于电解液的筛孔效应,阻碍了电解质离子畅通地进入电极材料狭窄的微孔内。中孔对活性炭电极电容量所做的贡献也不容忽略,它既可充当电解液中离子进入微孔的通道,又在一定条件下对结构大的离子进行电化学吸附。大孔对活性炭电极电容量的影响可以忽略,主要是作为电解液离子进入活性炭的通道,支配吸附速度。
活性炭适用于铅炭电池以及超级电容器。泰州活性炭生产供应
活性炭的制备原料杏壳活性炭( 保定产) 的比电容为 7616 F/ g ( 以 100 mA/ g 放电) ,BET 比表面积为 911 m2/ g ,微孔比表面积为 560 m2/ g ,总孔容为 01639 cm3/ g ,微孔孔容为 01182 cm3/ g ,平均孔径为 1109 nm ,中孔率为 01715 。原料粉碎 ,过 50 目筛后 ,按一定比例与 KO H 混合均匀 , 置于镍舟中 ,放入管式电阻炉中 ,在 N2 气氛保护下进行活化。分别改变活化温度和活化剂 KO H 用量 ,制得两类样品。
孔结构测试使用 ASAP2000 、ASAP2000M 组合性物理自动吸附仪( 美国产) ,采用容量法 ,以 N2 为吸附质 ,在液氮温度下( - 196 ℃) 进行吸附。根据 BJ H(Barrett Joyner Halenda) 模型 ,由测得的吸附等温线计算比表面积及孔结构。
高质量活性炭欢迎咨询电池中的一个电极中混入活性炭——电容型电池。
根据储能机理的不同可以分为以下两类:
2、法拉第准电容:其理论模型是由Conway首先提出,是在电极表面和近表面或体相中的二维或准二维空间上,电活性物质进行欠电位沉积,发生高度可逆的化学吸脱附和氧化还原反应,产生与电极充电电位有关的电容。对于法拉第准电容,其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储,而且包括电解液离子与电极活性物质发生的氧化还原反应。当电解液中的离子(如H+、OH-、K+或Li+)在外加电场的作用下由溶液中扩散到电极/溶液界面时,会通过界面上的氧化还原反应而进入到电极表面活性氧化物的体相中,从而使得大量的电荷被存储在电极中。放电时,这些进入氧化物中的离子又会通过以上氧化还原反应的逆反应重新返回到电解液中,同时所存储的电荷通过外电路而释放出来,这就是法拉第准电容的充放电机理。
超级电容器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。突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽,是世界上已投入量产的双电层电容器中容量比较大的一种。
根据储能机理的不同可以分为以下两类:1、双电层电容:是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙而产生的。对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。这时对某一电极而言,会在一定距离内(分散层)产生与电极上的电荷等量的异性离子电荷,使其保持电中性;当将两极与外电路连通时,电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流,溶液中的离子迁移到溶液中呈电中性,这便是双电层电容的充放电原理。 活性炭材料由于比功率高、循环稳定性好以及成本低廉,使得其成为超级电容器商业化电极材料之一。
超级电容器的部件从产品到产品可以有所不同。这是由超级电容器包装的几何结构决定的。对于棱形或正方形封装产品部件的摆放,内部结构是基于对内部部件的设置,即内部集电极是从每个电极的堆叠中挤出。这些集电极焊盘将被焊接到终端,从而扩展电容器外的电流路径。对于圆形或圆柱形封装的产品,电极切割成卷轴方式配置。将电极箔焊接到终端,使外部的电容电流路径扩展。
超级电容器使用过程中是没有任何的化学反应,也没有高速旋转等机械运动;对于环境没有污染,也没有任何的噪声;它的结构简单、体积小,是非常理想的储能设备。
超级电容器中加入电池的电极材料,或者电池中添加适量活性炭,均可能改善超级电容器或电池的某些性能。湖州活性炭产品的辨别方法
减低负面效应的主要方法是将活性炭加入量控制在一个合适的范围,活性炭的品质也很重要。泰州活性炭生产供应
除了活性炭本身的影响外,电解液的电导率与实际离子大小也同时影响电容行为与比电容。H2SO4和HCl的电导率(25℃无限稀释水溶液中H2SO4和HCl的摩尔电导率分别为859.24×104、426.16×104Sm2mol-1)明显大于另外六种电解液,因此在这两种电解液中电极材料的比电容明显大于在另外六种电解液电极材料的比电容值。活性炭在(NH4)2SO4和NH4Cl电解液中电容相近,差别不大,在KCl和NaCl电解液中电容值也相近。在MgSO4电解液中,电容值较小,当扫描速度变小时,比电容值提高到与以NaCl为电解液时的比电容。
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