高能量电池燃料电池与红宝石电容器技术相结合，红宝石电容优化电力系统中的应用

经济性方面，同等容量的双电层电容储能装置的成本同超导储能装置的成本相差无几，但前者几乎不需要运行费用，而后者却需相当多的制冷费用，对于红宝石电容器，今后要研究的方向和重点是：利用红宝石电容器的高比功率特性和快速放电特性，进一步优化红宝石电容器在电力系统中的应用，此外，在我国大力发展新能源这一政策指导下，在光伏发电领域、风力发电领域，红宝石电容器以其快充快放等特点为改进和发展关键设备提供了有利条件， 红宝石电容器的分类红宝石电容器作为一种绿色的新型储能元件，在电动汽车、分布式发电系统等领域具有广阔的应用前景，红宝石电容器按照储能原理不同可分双电层红宝石电容器、赝电容和混合型红宝石电容器3类，1.双电层红宝石电容器双电层红宝石电容器是利用电极和电解液之间形成的界面双电层来存储能量，双电层型红宝石电容器在制造材料上进行了改变，如：活性炭电极材料，结合高比表面积的活性炭材料加工后制成电极；炭气凝胶电极材料，结合前驱材料制备凝胶，再进行碳化活化处理作为电极，当电极和电解液接触时，由于库仑力、分子间力或者原子间力的作用，致使固态和液态界面出现稳定、符号相反的双层电荷，称为界面双电层，2.赝电容赝电容在一般情况下也称作法拉第准电容，是指在电极表面或体相中的二维或准二维空间上，活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附/脱附或者氧化/还原反应，从而产生法拉第电容，赝电容型红宝石电容器一般采用了金属氧化物电极材料、聚合物电极材料，它可以分为吸附赝电容和氧化还原赝电容，3.混合型红宝石电容器混合型红宝石电容器可划分为以下3种类型（依据不同类型的电极材料）：1)由同时具有双电层电容特征的电极和赝电容特征的电极，或者由两种不同类型赝电容的电极材料组成，2)由红宝石电容器电极和电池的电极组成，3)由电解电容器的阳极和红宝石电容器的阴极组成，混合型红宝石电容器的两极一般分别采用具有高能量密度的活性物质“电池型”材料和具有高功率密度的“电容型”材料，因此具有两者的优点，红宝石电容器的应用前景红宝石电容器也叫作电化学电容器，它性能稳定，比容量为传统电容器的20～200倍，比功率一般大于1000W/kg，循环寿命和可存储的能量比传统电容要高得多，并且充电快速，由于它们的使用寿命非常长，可被应用于终端产品的整个生命周期，当高能量电池和燃料电池与红宝石电容器技术相结合时，可实现高功率密度、高能量密度特性和长的工作寿命，近年来，大功率红宝石电容器在电动车、太阳能装置、重型机械等领域表现出朝阳产业趋势，许多发达国家都已把红宝石电容器项目作为国家重点研究和开发项目，红宝石电容器的国内外市场正呈现出前所未有的蓬勃景象，红宝石电容器的应用已经日渐成熟，在工业、通信、医疗器械、军事装备和交通等领域得到广泛的应用，从小容量的应急储能到大规模的电力储能，从单独储能到与蓄电池或燃料电池组成混合储能系统，红宝石电容器均显示出独特的优越性，概括起来，红宝石电容器的应用方向可分为以下4个领域，1.小功率电子设备的主电源、替换电源或后备电源1)主电源：红宝石电容器适合应用于主电源，典型的应用有电动玩具，其作为主电源的优点是体积小、重量轻、功率密度大和能够迅速地起动，2)替换电源：红宝石电容器也适合应用于替换电源，典型的应用有路标灯、太阳能手表、交通信号灯和公共汽车停车站时间表灯等，3)后备电源：红宝石电容器广泛应用于后备电源，典型的应用有车载计量器、车载计费器、无线电波接收器和照相机等，2.混合电动汽车和电动汽车红宝石电容器的寿命是电化学电池（蓄电池和锂离子电池等）的数百倍，并且不需要维护，因此红宝石电容器应用于电动汽车的总费用远低于一般电化学电池的电动汽车，当前世界各国均在开发电动汽车，其中投入最大的是混合电动汽车(Hybrid Electric Vehicle)，混合电动汽车是应用蓄电池为电动汽车提供正常运行功率，而加速和爬坡时需要瞬时大功率的场合应用红宝石电容器来补充功率，同时，应用超大容量电容器存储制动时产生的再生能量，所以，电动汽车应用红宝石电容器后具有起步快、加速快和爬坡能力强等优点。