什么是超级电容
　　超级电容器（supercapacitor），又叫双电层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。
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　　超级电容器向快速充电与大功率发展
　　充电1分钟即可驱动小型笔记本电脑运行近1个半小时--在2004年10月于幕张MESSE举行的IT博览会“CEATEC JAPAN”上，这种快速充电的演示成了人们关心的话题。
　　 一般笔记本电脑的充电电池要充满电至少需要1个小时。但“双电层电容器”却大幅缩短了这一时间。
超级电容器是介于电容器和电池之间的储能器件，它既具有电容器可以快速充放电的特点，又具有电化学电池的储能机理。超级电容器也可以分为两类：（1）以活性炭材料为电极，以电极双电层电容的机制储存电荷，通常被称作双电层电容器(DLC);(2)以二氧化钌或者导体聚合物等材料为阳极，以氧化还原反应的机制存储电荷，通常被称作电化学电容器。
　　 作为一种新型储能元件，电化学电容器的电容量可高达法拉级甚至上万法拉，能够实现快速充放电和大电流发电，并比蓄电池具有更高的功率密度(可达1,000W/kg数量级)、和更长的循环使用寿命(充放电次数可达10万次)，同时可在极低温等极端恶劣的环境中使用，并且无环境污染。 这些特点使得电化学电容器在电动汽车、通讯、消费和娱乐电子、信号监控等领域的电源应用方面具有广阔的市场前景。有业内专家预测，仅就中国市场而言，目前的年需求量可达2,150万只，而整个亚太地区的总需求量则超过9,000万只。美国市场研究公司Frost & Sullivan不久前发布的一份报告也预计，2002年到2009年之间，全球超级电容器产业的产量和销售收入这两项数据将分别以157%和49%的年复合增长率保持高速增长。
　　超级电容半{yj}性使用无需更换 　
　　传统的充电电池由于通过电解液与电极之间发生的化学反应来产生电力，因此充电时需要花费一定的时间。经过多次充电和放电后，电解液逐渐分解、材料变质，性能也随之下降，用上几年后大都需要更换。
与此相比，电容器不产生化学反应，可以直接将电力贮存起来。不仅充电所需的时间非常短，还能在瞬间释放出大量电流，输出功率很大。由于充电和放电可反复进行数十万次以上，所以基本上无需更换，可以半{yj}性地使用。
　　 但原有的电容器存在能量密度低的缺点，如果电流强的话不能长时间保持。因此，像原来钮扣型电容器那样的小型产品，只能作为电子设备内存等部件的备用电源来使用。
近年来，能量密度得到提高的大容量电容器相继问世，但尺寸也随之增大。因此应用范围被局限于混合动力卡车等对尺寸要求不太严格的产品。前面提到的演示活动使用的电容器就属于这一类，长宽都是20cm，厚度在5cm左右。
　　 从近来的发展趋势来看，电容器电池大幅度减小尺寸已经指日可待。因为能量密度可望提高到与镍氢充电电池相当的水平。干电池大小的镍氢电池产品已经得到广泛普及。也就是说，可快速充电、半{yj}性使用的充电电池也已经有望将体积减小到只有干电池的大小。

　　超级电容器为何不同与传统电容器
　　超级电容器在分离出的电荷中存储能量，用于存储电荷的面积越大、分离出的电荷越密集，其电容量越大。
传统电容器的面积是导体的平板面积，为了获得较大的容量，导体材料卷制得很长，有时用特殊的组织结构来增加它的表面积。传统电容器是用绝缘材料分离它的两极板，一般为塑料薄膜、纸等，这些材料通常要求尽可能的薄。
超级电容器的面积是基于多孔炭材料，该材料的多孔结够允许其面积达到2000m2/g，通过一些措施可实现更大的表面积。超级电容器电荷分离开的距离是由被吸引到带电电极的电解质离子尺寸决定的。该距离（<10 Å）和传统电容器薄膜材料所能实现的距离更小。 这种庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离使得超级电容器较传统电容器而言有惊人大的静电容量，这也是其“超级”所在。
　　超级电容器充放电时间
　　超级电容器可以快速充放电，峰值电流仅受其内阻限制，甚至短路也不是致命的。实际上决定于电容器单体大小，对于匹配负载，小单体可放10A，大单体可放1000A。另一放电率的限制条件是热，反复地以剧烈的速率放电将使电容器温度升高，最终导致断路。
超级电容器的电阻阻碍其快速放电，超级电容器的时间常数τ在1-2s，xx给阻-容式电路放电大约需要5τ，也就是说如果短路放电大约需要5-10s（由于电极的特殊结构它们实际上得花上数个小时才能将残留的电荷xx
　　超电容有哪些优点：
　　在很小的体积下达到法拉级的电容量；无须特别的充电电路和控制放电电路；和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响；从环保的角度考虑，它是一种绿色能源；超级电容器可焊接，因而不存在像电池接触不牢固等问题；
　　超电容有哪些缺点：
　　如果使用不当会造成电解质泄漏等现象；和铝电解电容器相比，它内阻较大，因而不可以用于交流电路；
　　超级电容器与电池的比较
　　超级电容器不同于电池，在某些应用领域，它可能优于电池。有时将两者结合起来，将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来，不失为一种更好的途径。
　　超级电容器在其额定电压范围内可以被充电至任意电位，且可以xx放出。而电池则受自身化学反应限制工作在较窄的电压范围，如果过放可能造成{yj}性破坏。
　　超级电容器的荷电状态（SOC）与电压构成简单的函数，而电池的荷电状态则包括多样复杂的换算。
　　超级电容器与其体积相当的传统电容器相比可以存储更多的能量，电池与其体积相当的超级电容器相比可以存储更多的能量。在一些功率决定能量存储器件尺寸的应用中，超级电容器是一种更好的途径。
　　超级电容器可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响，相反如果电池反复传输高功率脉冲其寿命大打折扣。
　　超级电容器可以快速充电而电池快速充电则会受到损害。
　　超级电容器可以反复循环数十万次，而电池寿命仅几百个循环。
　　如何选择超级电容器

　　超级电容器的两个主要应用：高功率脉冲应用和瞬时功率保持。高功率脉冲应用的特征：瞬时流向负载大电流；瞬时功率保持应用的特征：要求持续向负载提供功率，持续时间一般为几秒或几分钟。瞬时功率保持的一个典型应用：断电时磁盘驱动头的复位。不同的应用对超电容的参数要求也是不同的。高功率脉冲应用是利用超电容较小的内阻(R)，而瞬时功率保持是利用超电容大的静电容量(C)。
下面提供了两种计算公式和应用实例：
C(F)： 超电容的标称容量；
R(Ohms)： 超电容的标称内阻；
ESR(Ohms)：1KZ下等效串联电阻；
Uwork(V)： 在电路中的正常工作电压
Umin(V)： 要求器件工作的最小电压；
t(s)： 在电路中要求的保持时间或脉冲应用中的脉冲持续时间；
Udrop(V)： 在放电或大电流脉冲结束时，总的电压降；
I(A)： 负载电流；
瞬时功率保持应用
超电容容量的近似计算公式，该公式根据，保持所需能量=超电容减少能量。
保持期间所需能量=1/2I(Uwork+ Umin)t；
超电容减少能量=1/2C(Uwork2 -Umin2)，
因而，可得其容量(忽略由IR引起的压降)C=(Uwork+ Umin)t/(Uwork2 -Umin2)
实例：
　　假设磁带驱动的工作电压5V，安全工作电压3V。如果直流马达要求0.5A保持2秒（可以安全工作），那么,根据上公式可得其容量至少为0.5 F。
因为5V的电压超过了单体电容器的标称工作电压。因而，可以将两电容器串联。如两相同的电容器串联的话，那每只的电压即是其标称电压2.5V。
如果我们选择标称容量是1F的电容器，两串为0.5F。考虑到电容器－20％的容量偏差，这种选择不能提供足够的裕量。可以选择标称容量是1.5F的电容器，能提供1.5F/2=0.75F。考虑－20％的容量偏差，最小值1.2F/2＝0.6F。这种超级电容器提供了充足的安全裕量。大电流脉冲后，磁带驱动转入小电流工作模式，用超电容剩余的能量。
在该实例中，均压电路可以确保每只单体不超其额定电压。
脉冲功率应用
　　脉冲功率应用的特征：和瞬时大电流相对的较小的持续电流。脉冲功率应用的持续时间从1ms到几秒。
设计分析假定脉冲期间超电容是{wy}的能量提供者。在该实例中总的压降由两部分组成：由电容器内阻引起的瞬时电压降和电容器在脉冲结束时压降。关系如下：
Udrop=I(R+t/C)
上式表明电容器必须有较低的R和较高的C压降Udrop才小。
对于多数脉冲功率应用，R的值比C更重要。以2.5V1.5F为例。它的内阻Ｒ可以用直流ESR估计，标称是0.075Ohms(DC ESR=AC ESR*1.5＝0.060Ohms*1.5=0.090Ohms)。额定容量是1.5F。对于一个0.001s的脉冲，t/C小于0.001Ohms。即便是0.010的脉冲t/C也小于0.0067Ohms，显然R（0.090Ohms）决定了上式的Udrop输出。
实例：
　　GSM/GPRS无线调制解调器需要一每间隔4.6ms达2A的电流，该电流持续0.6 ms。这种调制解调器现用在笔记本电脑的PCMCIA卡上。笔记本的和PCMCIA连接的限制输出电压3.3V+/-0.3V笔记本提供1A的电流。许多功率放大器（PA）要求3.0V的最小电压。对于笔记本电脑输出3.0V的电压是可能的。到功率放大器的电压必须先升到3.6V。在3.6V的工作电压下（最小3.0V），允许的压降是0.6V。
选择超级电容器（C：0.15F,AC ESR：0.200Ohms,DC ESR：0.250Ohms）。对于2A脉冲，电池提供大约1A，超电容提供剩余的1A。根据上面的公式，由内阻引起的压降：1A×0.25Ohms=0.25V。I(t/C)=0.04V它和由内阻引起的压降相比是小的。
结论
　　不管是功率保持还是功率脉冲应用都可以用上公式计算．当电路的工作电压超过超电容的工作电压时，可以用相同的电容器串联．一般地，串联应该保持平衡以确保电压平均分配．在脉冲功率应用中由超电容内阻引起的压降通常是次要因素。电容器超低的内阻提供一种克服传统电池系统阻抗大的全新的解决方案。
超级电容器使用注意事项
1、超级电容器具有固定的极性。在使用前，应确认极性。
2、超级电容器应在标称电压下使用：
当电容器电压超过标称电压时，将会导致电解液分解，同时电容器会发热，容量下降，而且内阻增加，寿命缩短，在某些情况下，可导致电容器性能崩溃。
3、超级电容器不可应用于高频率充放电的电路中，高频率的快速充放电会导致电容器内部发热，容量衰减，内阻增加，在某些情况下会导致电容器性能崩溃。
4、超级电容器的寿命：
外界环境温度对于超级电容器的寿命有着重要的影响。电容器应尽量远离热源。
5、当超级电容器被用做后备电源时的电压降：
由于超级电容器具有内阻较大的特点，在放电的瞬间存在电压降，ΔV=IR。
6、使用中环境气体：
超级电容器不可处于相对湿度大于85%或含有有毒气体的场所，这些环境下会导致引线及电容器壳体腐蚀，导致断路。
7、超级电容器的存放：
　超级电容器不能置于高温、高湿的环境中，应在温度-30+50℃、相对湿度小于60%的环境下储存，避免温度骤升骤降，因为这样会导致产品损坏。
8、超级电容器在双面线路板上的使用：
　当超级电容器用于双面电路板上，需要注意连接处不可经过电容器可触及的地方，由于超级电容器的安装方式，会导致短路现象。
9、当把电容器焊接在线路板上时，不可将电容器壳体接触到线路板上，不然焊接物会渗入至电容器穿线孔内，对电容器性能产生影响。
10、安装超级电容器后，不可强行倾斜或扭动电容器，这样会导致电容器引线松动，导致性能劣化。
11、在焊接过程中避免使电容器过热：
　若在焊接中使电容器出现过热现象，会降低电容器的使用寿命，例如：如果使用厚度为1.6mm的印刷线路板，焊接过程应为260℃，时间不超过5s。
12、焊接后的清洗：
　在电容器经过焊接后，线路板及电容器需要经过清洗，因为某些杂质可能会导致电容器短路。
13、将电容器串联使用时：
　当超级电容器进行串联使用时，存在单体间的电压均衡问题，单纯的串联会导致某个或几个单体电容器过压，从而损坏这些电容器，整体性能受到影响，故在电容器进行串联使用时，需得到厂家的技术支持。
14、其他：
　在使用超级电容器的过程中出现的其他应用上的问题，请向生产厂家咨询或参照超级电容器使用说明的相关技术资料执行

法拉电容用于主电源瞬间波动或瞬间停电的备用电源
在一些电子设备中,由于电机、继电器、蜂鸣器或显示器的起动而造成电路电压的瞬间降低,以致于造成记忆错误或电路误动作,利用法拉电容器可以起到稳定电压的作用。另外,在电池供电的仪器中,由于振动等原因,很有可能产生瞬间断电的情况,这时用铝电解电容也可起保护记忆或维持电路工作的作用。但是,当电路工作电流相对较大时,法拉电容无疑是{zj0}选择。在摄像机系统、出租车计价器、汽车音响系统、汽车电子仪器及手持商用机、打字机以及文字处理机等。
法拉电容在汽车能源再生系统的应用
当汽车制动时,发动机制动中仍有运转过程。为了使能源快速回收,一般用蓄电池来回收它,但由于频繁的快速充电降低了蓄电池的使用寿命。而使用法拉电容几乎能够将能源近乎{bfb}地快速回收,然后再向负载及电池输送电能,以实现能源的有效利用。同时,由于法拉电容具较大的放电功率,因此在汽车起动和加悚过程中可使蓄电池的寿命延长,并使组数减少,从而减轻车体自身重量。
在负载侧有电动机或传动装置等强负载系统中,当大负载突然起动时,一般都需要一个很大的瞬间电流,这时,如果电源能量不足,电源电压将瞬间下降,从而使控制电路产生误操作,如果增大电源容量,对于平常不需大电流的工作场合来说,这显然是一种浪费。而在系统中增加大功率法拉电容就可用较小容量的电源刷驱动较大的负载。
DVD ，数码相框，手机等数码产品应用方案：
主电源停电及关断期间的后备用电源.在关机及更换电源时,随机存储器中的信息、时钟等记忆信息需要用备用电源来维持,在这种情况下,采用法拉电容可保护这些信息,保护时间可根据电路条件和法拉电容的容量达到几分钟到几个月不等（断电后待机时间的长短主要取决于电路本身功耗。功耗大，待机时间短;功耗小，待机时间长;
利用该电源电路可在数字调谐系统中记忆无线电台、记录时间及维护时钟;在出租车计价计程系统中保持原始数据;在电话电路中,可以实现号码记忆、重拨和自动应答等功能;另外,在VCR中,由于微型计算机被法拉电容支持着,因此在主电源停电时仍可继续录制电视节目。

超级电容器在税控收款机上的应
用　　税务部门推广使用税控装置，运用国际先进的监控手段堵塞xx漏洞，相当于给每一台税控装置装上了类似飞机的“黑匣子”， 能储存企业近期的经营信息、开xx的情况等，于是出现了一系列的税控产品，如税控收款机、IC卡税控加油机。
　 此类税控装置都应该具有断电保护功能，即当出现突然断电时，仍能将数据存储，并能进行短时间IC读写卡的操作过程，这时需要有后备电源作保护。一般常用的方法是利用蓄电池进行供电，但存在某些弊端，如下表。超级电容器又叫法拉电容，是一种新型的储能元件，其特性介于电池及普通电容器之间，可以作为税控装置可靠的后备电源。在断电时，由超级电容器为控制电路提供能量，CPU可在短时间执行数据存储过程，读写完成后，电容器再提供瞬间脉冲电流（几A），将IC卡弹出
超级电容器在道钉灯、太阳能光伏产品上的应用
◆ ◆ LED：高亮发光二极管
◆R1，R2：限制电阻
◆C：陶瓷电容
◆D1：普通二极管
◆K：受控开关
◆工作过程简述如下：
当白天光线较强时，光电转换器将光信号转换为
电信号通过二极管给超级电容器充电，受控开关
K处于断开，LED不亮；夜间光线弱时，光电转
换器停止向超级电容器充电受控开关K导通，超
级电容器开始向LED放电，直至光电转换器再次
工作。
◆超级电容器充放电时间计算方法
一般应用在太阳能指示灯上时,LED都采用闪烁发
光,例如采用一颗LED且控制每秒闪烁放电持续时间为0.05秒,对超级电容器充电电流100mA,LED放电电流为15mA.
下面以2.5V50F在太阳能交通指示灯上的应用为例,超级电容器充电时间计算如下：
C×dv=I×t
C: 电容器额定容量；
V：电容器工作电压；
I：电容器充电；
t: 电容器充电时间
故2.5V50F超级电容器充电时间为：
t =(C×dv)/I
=(50×2.5)/0.1
=1250s
超级电容器放电时间为：
C×dv-I×C×R=I×t
C: 电容器额定容量；
V：电容器工作电压；
I：电容器放电电流；
t: 电容器放电时间；
R：电容器内阻
则2.5V50F超级电容器从2.5V放到0.9V放电时间为：
t =C×(dv/I-R)
=50×[（2.5-0.9）/0.015-0.02]
=5332s
应用在LED上工作时间为5332/0.05=106640s=29.62小时

电动玩具类：
电动玩具汽车是儿童喜爱的一种玩具，长期以来靠装备蓄电池于其中。超级电容作为储能器件，应用于玩具汽车，优势非常明显，它可使汽车体积和重量减轻，充放电寿命延长，成本降低（相对于使用Ni-MH或Li-Ion电池）。
原理：将超级电容与Motor连接在一起，LED用于显示充电情况。使用时用外部充电器对电容充电，当LED灯足够亮时表示充电结束，玩具车可以与充电器分离，使用时由超级电容对Motor供电，以维持玩具车行驶。在此，超级电容xx取代了电池，并且体现其优势。
德国GALERIE MEINER生产的一种商标名为Condensor Plane 的电动模型飞机采用的是日本ELNA公司的“GoldCap”驱动的，该电容器容量为3.3F，电压为2.5V。韩国{zd0}的铝电解电容和金属膜电容生产厂家NuinTEK公司声称，他们生产的产品比“GOLDCAP”具有更高的容量和更小的重量。例如，模型飞机中原来采用的“GOLDCAP“体积为23 by 13mm(length×diameter)，而具有3F相似容量的NuinTEK公司产品体积只有21×8mm，明显要小的多，在要求采用容量大质量轻电源的飞行类电动玩具上极有竞争优势。
NuinTEK公司还开发20F和25F产品，为了验证其在玩具飞机中的应用前景，用户进行了部分实验和对比。实验平台还是图中所示的Condensor Plane 飞机，实验者将其固定在卡钳上，换装不同的电容器后测试马达的转动时间，工作电路非常简单，电容器通过一个开关和马达直接相连，没有任何保护电路板之说。图中列出了两家公司的电容器产品，从左到右分别为GoldCap 3.3 F@ 2.5V(Original), ，SuperCap 20F@ 2.5V, 。具体实验方法是先通过充电设备模拟实际情况对电容器进行充电，与我们平时概念不同的是，玩具飞机的充电器（和一个随身听大小差不多）采用恒电压2.5V的方式对电容器进行充电。充电开始电量一般在1A左右，充电过程中电流不断减小，当达到30mA以下时默认为充电完成，对于20F以上的电容器，则电流降至50mA以下时默认充电完成。虽然实际情况下使用者尤其是儿童总是通过延长充电时间来希望充入更多的电量，这对于要求较长充电时间的大容量型电容器非常有利，但是过长的充电时间其实是没有什么用处的。“goldcap”在充电16秒后马达可以转动48秒以上，但是在空中其不可能飞行48秒，一般也就是滞空30秒，而同样重量的NuinTEK SuperCap 10F @2.3V产品在充电一分钟后马达转动151秒，估计滞空时间长达一分半钟，虽然充电时间较长，但xx可以通过设计较大功率的充电器来获得更大的充电电流并解决上述问题。20F和25F的产品具有更好的性能，但是其较大的重量对玩具的性能可能产生影响，因为玩具飞机本身的重量不过12g，而且电容器安装在飞机的头部位置。飞机中使用的2.5V小型马达的启运电流是0.6A，这对于超级电容器而言xx不成问题。NuinTEK认为其从3F到60F的超级电容器产品都可能作为电动玩具的电源，例如可以用于驱动个头更大的飞机。

网址:http://cn0166.cn/article/6d/277.html

国内也有类似玩具飞机出售，其动力电源是两节1.2V镍铬电池串联，每节电池体积与GoldCap 电容器类似，但是重量要大的多，飞机明显头重脚轻，充电器是四节一号干电池，两并两串，从容量来看，这么大的充电器目的就是产生较大的充电电流以达到短时间完成充电的目的。飞机售价80元人民币左右，整个飞机结构主要由木线和泡沫塑料以及纸构成，成本主要集中在电池和马达上，利润很高，我们的超级电容器在这方面的应用中颇具竞争优势

（一）智能水表简介
穿别人的鞋，走自己的路，让别人找去 （只是开玩笑）狗鱼牌网站
　　传统的智能水表，在控制水阀开启和关断时，普遍采用的方法是内装锂电池。锂电池的优点在于重量轻、能量大、自放电率低等。虽然如此，由于智能水表都没有设计再充电电路，锂电池使用到一定时间后，将无法为控制电路提供能量，不得不更换电池。上门为用户更换电池或水表，这对于水表生产厂家和自来水公司来说都是一件繁琐的事。更危险的是，电池电量不足的情况出现是随机的，如果不xx和及时的监测电池电量，将无法可靠的关断水阀，造成无法计费、逃水现象等情况出现。这是内部安装了锂电池的智能水表的致命缺点，直接影响到它的推广和使用。针对这一问题，水表生产厂家设计了很多方案，如：尽量降低功耗，在静态时控制漏电流在10uA以内，保证电池可以连续使用5年以上，这对电路的设计和元器件的选型提出了更高的要求，增加了设计难度和成品检测的工序，元器件成本也增加了。如加上可靠的电池电量监测电路，也会使成本增加。
（二）方案
　　为了解决这一制约智能水表发展的瓶颈问题，已有不少厂家尝试一种全新的方案，那就是用超级电容代替锂电池应用于智能水表。超级电容是近几年才批量生产的一种无源器件，介于电池与普通电容之间，具有电容的大电流快速充放电特性，同时也有电池的储能特性，并且重复使用寿命长，放电时利用移动导体间的电子（而不依靠化学反应）释放电流，从而为设备提供电源。
超级电容的特性
　　超级电容与电池比较，有如下特性：
1、超低串联等效电阻（LOW ESR），功率密度(Power Density)是锂离子电池的数十倍以上，适合大电流放电，（一枚4.7F电容能释放瞬间电流18A以上）为水表控制电机阀或电磁阀的可靠开启提供了保障。
2、超长寿命，充放电大于50万次，是Li-Ion电池的500倍，是Ni-MH和Ni-Cd电池的1000倍，如果对超级电容每天充放电20次，连续使用可达68年。
3、可以大电流充电，充放电时间短，对充电电路要求简单，无记忆效应。
4、免维护，可密封。
5、温度范围宽-40℃～+70℃，一般电池是-20℃～60℃。
　　方案描述
　　与内装锂电池的智能水表相比较，这种方案是用超级电容替换锂电池，封装在水表中，同时外接干电池供电。平时干电池提供水表电路所需能量和对超级电容充电，在需要开启水阀时，先检测超级电容是否存储足够能量，如果没有存储足够能量，将不开启水阀，当检测它存储足够能量时，由外接干电池提供能量将水阀开启；在需要关断水阀时，如果外接电池不能提供能量将水阀关断，那么超级电容将在此刻提供能量来关断水阀。如同一个储水箱，平时将水存储起来，在停水时提供必要的水。
　　方案优点
　　这种方案明显优于以前的设计，优点如下：
1、将电池从水表中分离出来，从而可以不考虑电池寿命对水表的影响，延长了水表的使用时间。
2、另一方面，超级电容的大电流放电特性保障了水阀关断的可靠性，在外接干电池电量不足时，仍能利用存储在超级电容上的能量将水阀关断。
3、以前一味追求的漏电流指标，主要是为了保障电池的使用寿命，改用超级电容后，漏电流指标变得不重要。如果电池电量不足，用户可以随时更换。这样，不仅使电路设计简化，减少产品的出厂检验工序，还使产品的成本降低。
（三）结论
这种方案克服了现阶段智能水表的缺点，为智能水表的发展找到了一条新的道路，实践证明是切实可行的，值得大力推广。

国家"863"计划电动汽车重大专项超级电容器在电动车上的应用
　　"863" 计划是国家"十五"规划的一部分，主要选择对国家影响较大的战略性项目作为支撑点，采取有限项目重点突破的方针，发展高科技，解决国民经济建设中所遇到的头等问题。
为维护我国能源安全，改善大气环境，提高我国汽车工业的竞争力，科技部在"十五"规划国家"863"计划中，特别设立了电动汽车重大专项，计划在"十五" 期间，以电动汽车的产业化技术平台为工作重点，力争在电动汽车关键单元技术、系统集成技术及整车技术上取得重大突破，使我国的汽车产业在世界汽车市场上具有一定的竞争能力。
　　在"863"电动汽车重大专项中，科技部首次将超级电容器列入该研究计划，和电池一起构成复合动力源。利用超级电容器的瞬间高功率、充电迅速、寿命长等特点满足电动车起动、爬坡、加速所需的瞬间高功率，或再生制动的高效能量反馈回收。
友仁科技积极地以市场为导向，紧跟国家科技发展规划，与有关科研院所合作采用新材料、新工艺、新结构共同研究、开发、生产混合电动车用超级电容器，并被确定为"十五""863"计划电动汽车合作重大专项的首批启动课题之一，专业开发电动车用超级电容器。
　　超级电容器将作为二十一世纪的新型绿色能源在交通、能源等领域取得广阔的发展空间。

手摇手电筒产品说明：
1、免换电池，只要摇晃30秒钟，即可发光5分钟。
2、照射距离1公尺。
3、原装进口，流行透明造型设计，新颖美观。
4、系利用电磁能原理，只要将电筒摇动10 ~ 30秒，便可将动能转变为电能，即可发出超炫蓝光。
5、省电LED灯泡，符合世界环保要求，质量稳定性高。
6、短波长，超亮亮度，照射目测有效距离1公尺，适合露营、登山等，求生必备。
7、迷你体积，随时配带，适合长时间夜间使用，如夜归妇女、警务人员夜间临检、路检查验证件等{zj0}装备。

太阳能发电：
对于局部的电源供应，太阳能是最方便的电源，因此太阳能电池已经成为宇宙飞船，人造卫星和星际航天站等的主要电源之一，并相继用于地面上的许多特殊地方，如航道灯塔、无人值守系统、高山气象台、沙漠地区考察和边防哨所等。在现代城市中，太阳能照明在节能的同时还减少了铺设电缆的麻烦，因此在高速公路、公园、广场、居民小区，旅游区等作为照明、装饰、指示性标志的光源具有广泛的应用，使用太阳电照明是北京举办“绿色奥运”的重要组成部分。作为太阳能发电重要组成部分的储能装置要求存储容量大、工作寿命长，可以进行瞬间充电以适应天气的变化、无记忆效应以及免维护等。但是大量蓄电池在复杂环境下的运行和维护费用比较昂贵，并且在高温和反复充放电的应用条件下会缩短使用寿命。超级电容器因其具有十万次以上的深度充放电循环寿命和免维护、高可靠性等特点使行替换蓄电池成为可能并可以大大降太阳能发电系统的总运营成本。另外本公司开发的微型和小型超级电容器还可与太阳能电池并联使用，作为贮能元件用于太阳能手表，太阳能计算器或其它太阳能应用方面。
面对二十一世纪，发电系统的一次能源多元化和更为强调环境的洁净与安全的发展趋势为太阳能发电的发展提供了良好的机遇。二十世纪七十年代以来，太阳热发电和人伏发电的研究都有了显著的进展，虽然还没有达到商用，应该说进入了成熟的阶段。
近年来，光伏电池制造技术日超成熟、光伏电池生产能力增长、光伏模块价格不断下降，不论国内还是国外，都有格外看好光伏系统的倾向。然而，尽管据最近的报道，一九九八年全世界光伏电池的产量已达157.4兆瓦，而且在美国，过去三年间光伏模块的制造成本降低了31%，据称，到1999年可做到一峰瓦1.79美元，但是，光伏系统的价格仍然相当昂贵。另一方面，众所周知，迄今{wy}达到商业运行水平的太阳能电站，恰恰是建立在美国南加州的槽式线聚焦热发电系统，该系统的建造历经十年，九个电站的总容量达354兆瓦，发电量已达60亿度，{zh1}建成的电站容量80兆瓦、电价已降至每度电12美分。
本报告概括太阳热发电技术的现状，探讨碱金属热电能量直接转换技术与太阳能发电系统结合的可行性，叙述点聚焦太阳热直接发电的概念与特点，并提出“十五”期间开展此项研究的建议。
2、太阳热发电技术的现状
太阳能发电技术的现状可以美国的动向为代表。除了已经提到的槽式线聚焦系统，还有用定日镜聚光的塔式系统以及采用旋转抛物面聚光镜的点聚焦一斯特体系统。大家知道，线聚焦系统和点聚焦系统都取得过举世瞩目的成果，特别是麦道公司研制的点聚焦一斯特林系统曾经创下了转换效率接近30%的记录。最近十五所以来，对于线聚焦系统，在提高部件性和可靠性、降低部件造价、降低运行维护费用等方面都取得了长足的进展。另一方面，塔式系统的实验装备经过重要的改造，已成为近年来发展的重点，因为，根据美国能源产中的预测，塔式系统具有最吸引人的技术经济指标。图1是三种系统电价的预测结果，由图可见，塔斯社式系统的电价可望在2010年降到5美分，与常规火电厂匹敌。
以堵塞去十五年的工作成果为基础，美国能源部制订了1996年至2015年太阳热发电技术的20年发展规划，其目标是，到2020年，世界上太阳热发电系统的总容量达20000兆瓦。图2是三种不同的类型热发电系统的容量份额，可以看到，随着年代的推移，塔式系统和气聚焦系统的容量增长得很快。图3则是太阳热发电总容量在美国国内和国外的分布，由图可知，差不多从2005年起，美国就把主要注意力放在占领国外市场上。美国能源部的规划旨在支持和吸xx业界的积极参与，以促进太阳热发电的商业化。与比相呼应，麦道公司和斯特林发动机系统公司联合推出了点聚焦一斯特林系统商业化的开发计划，以2001年建成示范电站为目标。图4和图5分别为这种电站的成本及电价的子测结果。由图4可知，当年产一万套时，25千瓦装置的成本在每千瓦1000美元到2000美元之间，而图5表明，如果容量因子大于50%，那么，25千瓦装置的电价在5美分上下。
3、在太阳热发电系统中采用直接发电器件的可行性
已有的三种太阳热发电系统都用热机和发电机来实现能量的转换，在线聚焦和塔式系统中用的是传统的蒸汽轮机作原动机，这样的系统只有在大容量发电的场合才能获得良好的技术经济指标；另一方面，点聚焦一斯特林系统的容量可以小到几个千瓦，而且可以达到高效率，但是需要用氢作工质，工作压力高速150个大气压，增加了期特林发动机的制造难度。不仅如此，所有这些带有运动部件的系统都包含了可观的维护工作量和必须的运行维护费用。于是，把无运动部件、无声而且不需维护的直接发电器件来替代上迷能量转换部件，显然是一种可取的思路。

所说的热电直接发电器件，有温差半导体、热电子发电器、光伏发电器和碱金属热电转换器，四种器件的工作原理各不相同，运用的热源温度亦有差异，如图所示。
碱金属热电转换器是四种直接发电器件中最年轻的分支，它的概念提出于1968年，大的经过十年的探索，完成了原理试验，建立了基本理论，并且以效率19%，功率密度1.1瓦/厘米的实验成果验证了理论的可靠性。碱金属热电转换器用β”-A1203固体电解质作选择性渗透膜，以金属钠为工质，在液钠/β”-A1203界面由化学势梯度驱动，使钠离子和电子分离，实现热电能量的直接转换，由于它在中等的热源温度范围就能达到30%左右的效率，远高于热电半导体发电的效率（5%左右），又不必使用像热光伏光电器那样的高温材料，器件结构也比热电子发电器简单，因而颇受人们的关注，以空间电源为目标的研制工作在美国宇航局所设计划的支持下正积极顺利的进行。
除了无运动部件、无声、无需维护之外，碱金属热转换器是一种低电压面积型器件，功率密度可达0.5-1.0瓦（厘米），比普通先伏电池的高；可以靠模块组合构成不同规模的发电装置，而且能量转换效率与装置容量无关。
因此，只要在效率和价格方面具有竞争力，用直接发电器件代替传统的能量转换部件是可行的。

4、点聚焦太阳热直接发电的概念
如果把点聚焦一斯特体系统中的斯特林发动机/发电机组以碱金属热电转换发电器件取而代之，那么就构成了点聚焦太阳热直接发电系统，它的结构框图示于图6。由碟型集能器聚焦的太阳辐射被位于抛物面焦点处的热管传热单元所接收并输入碱金属热电转换器，后者使热能直接转换成直流电，经功单调节变换成用户所需要的交流电力。必要的支持系统有太阳辐射集能器跟踪子系统和贮能装置，还有和热电转换器件的冷却及余热利用有关的设备。采用点聚焦集能是非常合适的，首先因为它有很大的聚光比，容易达到高效率，就通量转换效率而言，碱金属转换器可以同斯特林组匹敌，还可以考虑与其他器件串级组合，有效利用排热来增加系统的效率。此外，点聚焦系统容量范围宽，在我国发展，可以避开占地、选点的难题，降低建设费用。
碱金属热电转换器只要求聚光镜焦班处的温度不低于900℃就能实现高效发电，这一温度正好与斯特林发动机所要求的一致，于是点聚焦一斯特林系统研究的许多成果都可以借鉴到直接发电系统中来，特别是一体化的热管式吸热器。图7和图8分别为美国和日本提出的用碱金属热电转换器的大空太阳能电源的示意图，在地面应用时，为了降低成本，将考虑廉价的贮热物质。顺便指出，与光伏系统相比，在夜间或雨天时对策多样化是太阳热发电的一大特长，除了热贮能，也可以考虑燃烧驱动的所谓混合方式，当然也可以考虑电力贮能方法、包括先进蓄电池和超级电容器。
图7和图8所示结构的差别在于，前者发电单元的轴线与吸热器的轴线垂直，后者则是平行配置的。
5、点聚焦太阳热直接发电系统主要部件的发展状况
1、碱金属热电转换器
美国最早研究开发碱金属热电转换技术的机构有福特汽车公司和美国宇航局喷气推进实验室，1990年以来，美国先进模块电源系统（AMPS）公司则对碱金属热电转换器的商化起了重要的推动作用。美国在该领域所取得的成果有：
36管实验装置发电1千瓦；
用电磁泵加压的实验装置连续发电14000小时；
用毛细芯加压的模块式器件连续稳定发电11000小时。
高效率点聚焦太阳热直接发电：
AMPS公司的功率4瓦的器件已进入试生产阶段。
AMPS公司还对燃烧加热，电功率35千瓦的碱金属热电转换装置进行了设计研究，结果表明，35千瓦系统的尺寸仅为0.7立方米，燃烧加热的装置每千瓦的价格约为650美元。
中国科学院电工研究所和上海硅酸盐研究所是国内从事碱金属热电转换器研究的主要单位，上硅所主要从事β”A1203，管材的研制，用于钠一硫电池的管材已达到国际先进水平。电工所则进行发电装置的关键技术研究和发电系统的设计研究，已经建立了热电直接发电器件实验室和必要的工艺设备，单管实验装置已经达到重复运行多次、累计发电2小时、峰值输出885瓦、功率密度0.9瓦/厘米2 的水平。
2、点聚焦碟形集能器
应用于斯特林循环的抛物面碟形集能器在美国已发展多年，在降低价格、改进镜面材料工艺等方面作了大量工作。聚焦碟的效率与聚焦比以及上限工作温度有关，对于碱金属热电转换器，其工作温度在700℃-800℃，聚焦比可以在150D上下，效率可做到85%-9%。聚焦碟支架的设计需要兼顾跟踪的要求，当地的风速和系统的振动。碱金属热电转换器无运动部件，振动的约束大为缓和。
八十年代，湘潭电机厂曾与美国合作建立了张品直径7.5米的聚焦碟，铝质结构，表面镀铝反光膜，积累了宝贵的制作经验；近年来，国内随着卫星通讯与卫星电视产业的发展，抛物面天线的制作技术发展很快，比如深圳华达玻璃钢公司引进美国的技术，制造的碟型天线，形状精度xx能满足太阳能发电的要求。中科院电工所则利用玻璃钢质抛物面聚焦碟表面粘贴镀铝反光膜，当张口直径为1.8米、焦径比0.39时，焦斑直径约40毫米，斑点温度达1300℃，为进一步研制轻质、廉价的聚焦碟作了有效的探索。
3、钠热管吸热器
钠热管吸热器很大程度上可以借鉴太阳能/斯特林系统已有的研究成果，据1993年的报告，德国工程热力学研究所为V-160斯特林发动机研制的和直径7.5米碟型聚能器配合使用的钠热管吸热器，经历了两代的演进。{dy}代样机，在钠蒸汽温度为700T时，工作60个循环，累计190小时，当蒸汽温度达780℃时，热管传输的{zd0}热功率为33千瓦。经改进后的第二代样机，吸收表面的{zg}温度达900C，在西班牙的PSA现场试验，已运行了730小时，在斯特林发动机系统中，钠蒸汽携带的热量必须传给高压的氦气，在碱金属热电转换器的场合，因为钠蒸汽兼作热电转换的工质，钠热管吸热器的设计可以简化，国内工作用高钠热管的研制已有较多的成果积累，可作为借鉴。
4、贮能装置
可以根据技术经济评价，把热贮能和电力贮能结合实际起来考虑。因为点聚焦直接发电是单元型的发电系统，因此热贮能可以是分单元配置也可以集中配置。特别要提到，像钠硫电池和超级电容这类新型电力贮能器件在太阳能发电系统中的应用正受到极大的关注，将成为新的发展方向。
另外，还可考虑用燃料油作为夜间或阴雨天无日照射的热源，用燃烧热维持发电系统工作，这将有利于降低系统的成本和光伏系统类似，太阳热发电系统的并网运行也是降低系统成本的可取途径。我们对电功率10千瓦的点聚焦太阳热直接发电装置技术经济指标所作的初步估计表明，系统净效率可达24%,到2010年每千瓦的成本不超过人民币20000元，同光伏发电相比具有显然的竞争能力。
6、“十五”立项的建议
从以上叙述可知，点聚焦太阳热直接发电系统，能够高效率利用太阳辐射这一洁净能源，在技术经济指标上可以与光伏系统匹敌，适合我国太阳资源颁不平衡，边远地区日照资源丰富、却缺乏其他能源的情况，建议在，十五期间立项开展这种新发电系统的研究与开发，以在“十五”建成电功率2千瓦试验装置为目标，开展关键技术的研究，研究内容如下：
1） 高效碟形集能器及其跟踪控制技术
2） 高效钠热管吸热器
3） 碱金属热电转换发电组件的优化设计及工作可靠性
4） 新型热贮能和电力贮能技术及其组合方式的研究
5） 点聚焦太阳热直接发电系统技术经验分析

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