在日常生活中,電子產(chǎn)品隨處可見,如手機、電腦、電視機等。我們在享受電子產(chǎn)品帶來的方便、舒適的同時,也為環(huán)境制造了電子垃圾。這些電子垃圾會對環(huán)境、對人類造成的危害。
超級電容器又稱為雙電層電容器、電化學電容器,是電化學性能介于傳統(tǒng)電容器和電池的一種新型的電化學儲能裝置。它主要是通過雙電層電容和氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的法拉第準電容存儲能量。一般說來,超級電容器的儲能方式是可逆的,因此可用來解決電池記憶等問題。當前,超級電容器的應(yīng)用范圍非常廣泛,尤其是在混合動力汽車方面。其作為混合動力汽車的電源,可以很好地滿足汽車在啟動、爬坡和加速時對高功率的需求,從而有效地節(jié)約能源并提高電池的使用壽命。
對于超級電容器來說,依據(jù)不同的內(nèi)容可有不同的分類方法。,根據(jù)不同的儲能機理,可將超級電容器分為雙電層電容器和法拉第準電容器兩大類。其中,雙電層電容器主要是通過純靜電電荷在電極表面進行吸附來產(chǎn)生存儲能量。法拉第準電容器主要是通過法拉第準電容活性電極材料(如過渡金屬氧化物和高分子聚合物)表面及表面附近發(fā)生可逆的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生法拉第準電容,從而實現(xiàn)對能量的存儲與轉(zhuǎn)換。其次,根據(jù)電解液種類可分為水系超級電容器和有機系超級電容器兩大類。此外,根據(jù)活性材料的類型是否相同,可分為對稱超級電容器和非對稱超級電容器。后,根據(jù)電解液的狀態(tài)形式,又可將超級電容器分為固體電解質(zhì)超級電容器和液體電解質(zhì)超級電容器兩大類。
電容是指容納電荷的能力。任何靜電場都是由許多個電容組成,有靜電場就有電容,電容是用靜電場描述的。一般認為:孤立導體與無窮遠處構(gòu)成電容,導體接地等效于接到無窮遠處,并與大地連接成整體。
電子垃圾種類繁多,主要包括各種使用后廢棄的通信設(shè)備、電腦、電視機、電冰箱、洗衣機等電子電器產(chǎn)品。按照對環(huán)境危害的大小,可以大致將電子垃圾分成兩類:一類是所含材料比較簡單,對環(huán)境危害較輕的廢舊電子產(chǎn)品,這類產(chǎn)品的拆解和處理相對比較簡單;另一類是所含材料比較復雜,對環(huán)境危害比較大的廢舊電子產(chǎn)品,如電腦、電視機顯像管內(nèi)的鉛,電腦元件中含有的、汞和其他有害物質(zhì),手機原材料中的、鎘、鉛以及其他多種降解和生a物累積性的有毒物質(zhì)等。
電容器在調(diào)諧、旁路、耦合、濾波等電路中起著重要的作用。晶體管收音機的調(diào)諧電路要用到它,彩色電視機的耦合電路、旁路電路等也要用到它。
電容(或稱電容量)是表現(xiàn)電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。電容從物理學上講,它是一種靜態(tài)電荷存儲介質(zhì),可能電荷會存在,這是它的特征,它的用途較廣,它是電子、電力領(lǐng)域中不可缺少的電子元件。主要用于電源濾波、信號濾波、信號耦合、諧振、濾波、補償、充放電、儲能、隔直流等電路中。
簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(zhì)(包括空氣)構(gòu)成的。通電后,極板帶電,形成電壓(電勢差),但是由于中間的絕緣物質(zhì),所以整個電容器是不導電的。不過,這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓(擊穿電壓)的前提條件下的。我們知道,任何物質(zhì)都是相對絕緣的,當物質(zhì)兩端的電壓加大到一定程度后,物質(zhì)都是可以導電的,我們稱這個電壓為擊穿電壓。電容也不例外,電容被擊穿后,就不是絕緣體了。不過在中學階段,這樣的電壓在電路中是見不到的,所以都是在擊穿電壓以下工作的,可以被當做絕緣體看。
但是,在交流電路中,因為電流的方向是隨時間成一定的函數(shù)關(guān)系變化的。而電容器充放電的過程是有時間的,這個時候,在極板間形成變化的電場,而這個電場也是隨時間變化的函數(shù)。實際上,電流是通過電場的形式在電容器間通過的。
電容(Capacitance)亦稱作“電容量”,是指在給定電位差下的電荷儲藏量,記為C,國際單位是法拉(F)。一般來說,電荷在電場中會受力而移動,當導體之間有了介質(zhì),則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導體上,造成電荷的累積儲存,儲存的電荷量則稱為電容。