Способ эксплуатации двойнослойного конденсатора

 

Изобретение относится к эксплуатации высокоемких электрических конденсаторов и позволяет повысить емкость и запасаемую энергию. Конденсатор содержит водный электролит, поляризуемый отрицательный электрод выполнен из углеродного материала. Способ включает повторяющийся заряд при постоянном напряжении после разряда. Заряд производят при напряжении, при котором потенциал отрицательного электрода составляет от -150 мВ до +200 мВ относительно водородного электрода сравнения в том же электролите. Способ обеспечивает получение повышенной емкости конденсатора. 1 ил.

Изобретение относится к способам эксплуатации высокоемких электрических конденсаторов.

Известны конденсаторы, запасающие энергию за счет емкости двойного электрического слоя на границе раздела "электрод-электролит" (В.П.Кузнецов и др. "Пути и перспективы развития и применения конденсаторов с двойным электрическим слоем (ионисторов)". "Электронная техника", сер.5, N 4, 1991) (1).

Из известных способов эксплуатации конденсаторов с двойным электрическим слоем наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ эксплуатации двойнослойного конденсатора с углеродными поляризуемыми электродами и водным электролитом, включающий повторяющийся заряд при постоянном напряжении после разряда (WO 94/06137, H 01 G 9/00, 1994).

Недостатком указанного способа эксплуатации является недостаточная зарядная емкость.

Задачей изобретения является создание способа эксплуатации конденсаторов, обеспечивающего получение повышенной емкости конденсатора. Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе эксплуатации двойнослойного конденсатора с водным электролитом и поляризуемым отрицательным электродом из углеродного материала, включающем повторяющийся заряд при постоянном напряжении после разряда, заряд проводят при напряжении, при котором потенциал отрицательного электрода составляет от -150 до +200 мВ относительно водородного электрода сравнения, в том же электролите.

Известно (Е.А.Пономаренко, А.Н.Фрумкин, Р.Х.Бурштейн "Зависимость потенциала угольного электрода от pH раствора в изоэлектрических условиях", Известия АН СССР, сер хим. 1963, N 9), что при потенциале угольного электрода вблизи потенциала водородного электрода в том же растворе на поверхности угля обратимо (по заряду адсорбируется атомарный водород по реакции 2H⁺+2e 2H_adc (C). При заряде отрицательного электрода конденсатора до потенциала адсорбции происходит дополнительное запасание заряда, а при разряде - отдача заряда путем десорбции водорода, т.е. емкость конденсатора возрастает. При заряде электрода до потенциала более отрицательного, чем 150 мВ относительно водородного электрода начинается заметное выделение молекулярного водорода, что может нарушить работоспособность конденсатора. При заряжении до потенциала более положительного чем +200 мВ повышения характеристик не наблюдается.

Измерение потенциала отрицательного электрода может быть произведено до герметизации конденсатора путем введения электрода сравнения, заряжения конденсаторов и измерения потенциала по обычным методикам электрохимических измерений.

Для иллюстрации сути изобретения были сняты кривые заряжения электрода из активированной ткани ДСТГ в 38%-ной серной кислоте после стабилизации потенциала при 200,0 и -150 мВ относительно E_r (см. чертеж). E_r - потенциал электрода относительно водородного электрода сравнения в том же растворе. Видно, что энергия и емкость конденсатора при заряжении отрицательного электрода до указанной области потенциалов возрастают.

Положительный электрод конденсатора должен иметь соответствующую емкость, чтобы не выйти за пределы рабочей области потенциалов (с учетом повышенной емкости отрицательного электрода).

Формула изобретения

Способ эксплуатации двойнослойного конденсатора с водным электролитом и поляризуемым отрицательным электродом из углеродного материала, включающий повторяющийся заряд при постоянном напряжении после разряда, отличающийся тем, что заряд производят при напряжении, при котором потенциал отрицательного электрода оставляет от -150 до +200 мВ относительно водородного электрода сравнения в том же электролите.

РИСУНКИ

Рисунок 1