超级电容器储能和充电效率随电流变化规律探讨

考虑到温度变化等因素的影响,对超级电容器等效电路模型进行了修改,用此模型研究了超级电容器的电容、储能、充电效率随电流强度的变化以及电流强度随充电时间的变化规律.结果表明:1电流强度随充电时间的变化为非线性关系,开始充电时电流强度增大较快,而充电时间较长时则变化较慢;2超级电容器的电容量、储存能量和充电效率均随充电电流强度的增大而非线性地变化,其中,电流较小时,储存能量随充电电流增大而缓慢减小,而效率则随电流增大而增大,当达到极大值后,储存能量和充电效率均较快减小;3研究超级电容器的储能和充电效率等随充电电流的变化规律时,应考虑到温度变化等因素的影响.用修改后的等效电路模型,其理论计算与实验结果较为一致.     

锂离子超级电容器健康状态的诊断方法

基于恒电流放电特性建立时间和电压之间的二阶多项式关系,利用衰减前后相同电压区间所对应时间间隔之比的方法对锂离子超级电容器的健康状态进行诊断。对典型锂离子超级电容器的实验验证表明,其健康状态诊断结果与实际健康状态具有较好的一致性,绝大部分相对误差在3%以内。该诊断方法实现方便,无需先验学习,可适用于不同电极材料和模块设计,能较好地实现对锂离子超级电容器健康状态的诊断。     

掺锂聚苯胺/活性炭超级电容器电极材料的制备及电性能

采用苯胺在改性活性炭表面原位聚合的方法,合成了掺锂的超级电容器用聚苯胺/活性炭复合电极材料.用扫描电镜（SEM）研究了掺杂前后该复合材料的形态.在6mol/LKOH溶液中,以Hg/HgO电极为参比电极对电极材料进行循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学性能的测试,考察了掺杂锂盐后作为超级电容器的电极材料的电极性能.结果表明,掺杂锂盐后的复合电极材料的比容量有很明显的提高,由未掺杂锂时的372F/g提高到466F/g。多次循环充放电后电容量的保留率也得到显著的提高。     

乙腈、碳酸丙烯酯电解液超级电容器性能研究

以活性炭作活性物质,用循环伏安、交流阻抗等方法测试了乙腈及碳酸丙烯酯的1mol/L高氯酸锂溶液(1mol/L的LiClO4/AN和LiClO4/PC)作电解液的超级电容器性能,根据乙腈电解液内阻小、比容量大、碳酸丙烯酯电解液循环和保压性能优秀的特性,将2种电解液混合,测试了混合电解液的电导率,等体积比混合的混合电解液(1mol/L的LiClO4/AN PC)电导率达15.8mS/cm2.应用于超级电容器后,大电流放电性能和比容量与LiClO4/AN电解液体系接近,而在循环性能、漏电流和电压保持能力方面较之有大幅提高.     

超级电容器用活性炭的纯化与表征

主要对超级电容器用活性炭的纯化工艺进行了研究.采用不同的实验条件,对实验结果进行了对比,通过正交实验得到了最优的工艺条件.本研究将活性炭中的钾离子含量由3000×10-6以上降到100×10-6以下,铬离子含量由600×10-6以上降到了10×10-6以下,并对处理后活性炭的孔貌、孔径、比表面积进行了表征,结果表明,制备的超级电容器用活性炭具有纯度高、钾离子和铬离子含量低、比表面积大等优点.     

考虑温变时超磁致伸缩微致动器的动力学分析

建立了考虑温度变化时的超磁致伸缩微致动器的动态振动微分方程,得到了微致动器振动响应的非共振解析解.在已知磁化强度情况下,讨论了温度和预应力对振动响应的影响,并得到了位移响应随温度变化的系数;解出由于超磁致伸缩材料非线性而产生的亚谐共振解,讨论了温度对共振因子的影响.仿真结果表明,超磁致伸缩材料的磁-力-热耦合非线性对微...     

Ag2O超级电容器的研究

用固相合成法制备Ag2O作为超级电容器材料,通过循环伏安与恒流充放电等测试手段对Ag2O电极及与作为负极的活性炭电极组成的电容进行分析.结果表明,在7mol·L-1KOH电解液中,Ag2O电极在0.15～0.35V(相对于Hg/HgO)的电压范围内表现出了法拉第电容特性.在不同电流密度下,电极比容量达427.3～554.9F·g-1,Ag2O/活性炭单体电容器比电容为42.5～61.65F·g-1.同时还对正极中Ag2O的含量及导电剂对Ag2O/活性炭单体电容器性能的影响进行了研究.     

(NiO+CoO)/活性炭超级电容器电极材料的制备及其性能

以表面包覆7%Co(OH)2的球形Ni(OH)2为原料,在450℃热分解得到(NiO CoO)粉末,将其与活性炭(AC)按不同质量比混合均匀,得到超级电容器用(NiO CoO)/AC 复合电极材料.采用扫描电镜(SEM)、X 射线衍射(XRD)、热重分析(TG)等方法对样品进行物理性能测试,用循环伏安(CV)法研究不同配比的(NiO CoO)/AC复合电极在6mol/L KOH 电解液中的电化学性能,并对复合电极材料模拟电容器与活性炭模拟电容器进行恒流充放电测试.研究结果表明在6 mol/L KOH电解液中,当复合材料中的(NiO CoO)质量分数为6%时,所制备的单电极比电容量最大,为240 F/g,比纯活性炭电极的比电容(约160 F/g)提高50%;复合电极模拟电容器具有较好的可逆性和电化学性能.     

介质阻挡放电等离子体再生活性炭的影响因素研究

基于目前活性炭再生方法存在的问题,研究了介质阻挡放电等离子体方法再生活性炭.探讨了电气参数,如放电电压、放电时间以及电源频率等因素对吸附有五氯酚的废活性炭再生效果的影响.结果表明:放电电压和放电时间存在一个最佳值,太高或太低的放电电压和放电时间都不利于活性炭的再生;当电源频率从200 Hz增加时,随着电源频率的增加,再生效果降低.     

多壁碳纳米管与氧化石墨对活性炭电化学性能影响

以石油焦制得活性炭（AC）作为超级电容器的电极材料,在此AC中分别加入5％多壁碳纳米管（MW-CNTs）或5％氧化石墨（GO）,借助氮吸附分析仪、循环伏安测试（CV）和电化学交流阻抗谱分析（EIS）,比较MW-CNTs与GO对改进AC电化学性能作用影响.实验结果显示：MWCNTs和GO的吸附等温线具有多段特征,而AC呈现含丰富中孔的微孔炭特征.CV测试显示,在低扫描速率下,加入MWCNTs和GO可使响应电流略有增加.EIS揭示加入MWCNTs和GO可提高AC电极的导电性、频率响应和快速充放电性能,同时提高AC电极的的充放电容量.倍率放电性能和1 000次循环测试也表明加入MWCNTs和GO可提高AC电极的放电容量.     

基于超级电容的B/KNO3激光点火数值模拟

为了研究B/KNO₃（硼/硝酸钾）药剂基于超级电容驱动的激光点火规律,建立了从超级电容驱动激光二极管到激光辐照加热药剂全过程的激光点火时域模型,分析了放电电压和超级电容容值及等效电阻对激光点火延时的影响,基本揭示了基于超级电容的B/KNO₃激光点火特性和规律.仿真结果表明,随超级电容放电电压、容值的增加及超级电容等效电阻的减小,激光输出功率与能量均显著增加,激光点火延迟时间缩短,点火能量显著下降.仿真结果可为基于超级电容的激光快速点火设计提供依据及技术支撑.     

统一混沌系统的状态反馈精确线性化解耦控制

首先基于非线性系统的微分几何理论,推导出统一混沌系统坐标变换矩阵和非线性状态反馈表达式,得到了不带输出的统一混沌系统精确线性化模型,然后采用线性系统中最优控制理论,成功地将统一混沌系统的混沌状态控制到某个不稳定平衡点,数值仿真验证了该方法的有效性.     

传输线方程的一种数值解法

近年来随着高速数字电子设备运行速度的不断增加,有损传输线的暂态分析受到了广泛关注.传输线方程是一阶双曲型偏微分方程组,借助于偏微分方程数值解的理论知识将传输线方程变换为一阶拟线性方程组,从而将一阶拟线性方程组的差分格式用于计算传输线方程的数值解;利用电压、电流在始端、终端上的约束关系,运用传输线的电路集中参数等效模型理论确定边界条件;最后用这种差分格式计算两种典型边界条件下的传输线暂态响应.计算结果表明该方法是一种计算传输线暂态响应的行之有效的数值计算方法.计算时间少,直接可以得出时域响应.与常用的频域分析方法相比较,该方法在计算效率上优于传统的FFT算法.     

碱炭比对活性炭孔结构及电容特性的影响

以酚醛树脂为原料、KOH为活化剂制备双电层电容器用高比表面积活性炭．考察KOH与酚醛树脂炭的质量比对所制得的活}生炭的吸附性能、孔径分布和比电容的影响．实验结果表明,随着碱炭比的增大,所得活性炭的BET比表面积、总孔容积和中孔容积不断增大,碘吸附值和亚甲基蓝吸附值也不断增大,比电容则先增大后减小并在碱炭比为4时达到最大值74．2F／g．以这种高比表面积活性炭组装成的电容器具有良好的充放电性能和循环性能,既能在大电流下快速充放电也能在小电流下缓慢充放电。     

最优协调电压控制直接Radau配置算法

根据准稳态假设,建立含连续-离散时间微分-代数方程约束的最优协调电压控制模型, 并采用现代最优控制理论中的直接法求解该动态优化问题。根据Radau配置法将动态优化问题转化为连续变量与离散变量并存的非线性规划问题。为考虑有载调压变压器变比、可投切电容器组和待切除负荷的离散特性,引入离散变量的罚函数处理机制,并采用非线性原对偶内点算法求解。新英格兰10机39节点系统的仿真结果表明,所提出方法能有效地协调各种控制设备动作,从而增强系统的长期电压稳定性。     

水下臭氧发生器的参数设计与特性研究

阐述了水下臭氧发生器的工作原理,建立了回路的微分方程,研究了回路中主要电气参数对高压脉冲放电电压幅值的影响。然后通过matlab/simulink对水下臭氧发生器的电气回路进行仿真,并根据电气回路仿真结果确定回路电气参数,设计并加工一台水下臭氧发生器进行试验研究。仿真和试验结果表明：适当选择回路参数和电源频率可以在电容C2上产生接近或超过两倍电源电压幅值的高压,为水下臭氧发生器参数选择提供理论依据。     

非线性负荷特性等值阻抗的获取方法

由于电力电子技术的发展,非线性负荷在电网中所占的比重越来越大。非线性负荷在电力系统中容易产生谐波,造成谐波污染,因此有必要对其特性做出分析。提出了一种基于高阶微分方程和信号拟合,通过实时求取非线性负荷的等值阻抗来获取非线性负荷特性的方法。利用改进的矩阵束方法拟合端口电压电流信号,将电压电流信号代入到约束端口电压电流的高阶微分方程中,通过数学变换,得到负荷的等值电抗参数。依据负荷的等值参数的变化特点,来获取非线性负荷的特性。仿真实验表明该方法可行,可实时有效地求取负荷的等值阻抗参数,进而可获取非线性负荷特性。     

用于电梯驱动系统的超级电容弹性储能系统的研究

通过分析电梯驱动系统的能量流动特点,基于能量分析,将超级电容弹性储能用于电梯驱动系统,即利用超级电容快速充放电的特性平滑电容电压,减少因为电梯能量回馈造成的能量损耗和电网的频繁能量交换.通过EMR分析方法,在MATLAB中建立Simulink仿真模型,通过仿真对比,证明超级电容弹性储能系统在减少能量的频繁流动、降低对电网的影响等方面具有一定的改善作用.     

Electrochemical performance of nickel oxide/KOH/active carbon super-capacitor

The fabrication and characterization of new type Nickel oxide/KOH/Active carbon super-capacitor have been described. Porous nickeloxide was prepared by hydrolysis of nickel acetate and heated in air at 300℃. The resulting nickel oxide behaved as an electrochemical capacitor electrode with a specific capacitance (50-70F/g) superior to most active carbon electrodes. This kind of nickel oxide maintained highutilization at high rate of discharge (i.e., high power density) and had excellent cycle life more than 1000 times, while the capacitance of the cell composed of two identical nickel oxide electrodes was poor at high discharge current density and the maximum operational voltage of this type capacitor was limited to 0.5V. A new type super-capacitorwas designed in which the nickel oxide and the active carbon were applied to the positive and negative electrodes respectively. The breakdown voltage of this type super-capacitor was improved effectively to 0.8V and excellent characteristic of high power discharge was attained in this way. The Nickel oxide/KOH/Active carbon super-capacitor has promising potentials in portable telecommunications, uninterruptable power supplies and battery load leveling applications.