Kaip veikia superkondensatoriai

Šiame įraše mes suprasime, kas yra superkondensatorius, kuo jis panašus ar skiriasi nuo įprasto kondensatoriaus, kur jis naudojamas, ir palyginsime baterijas ir superkondensatorius, kad išsiaiškintume, kuris iš jų yra pranašesnis.

Supraskime įprasto kondensatoriaus pagrindus.

Kaip veikia įprastas kondensatorius

Kondensatorius yra pasyvus elektroninis komponentas, galintis kaupti nedidelį kiekį elektrostatinės energijos tarp persipynusių laidžiųjų ir dielektrinių medžiagų.

Dėl šios savybės galime greitai įkrauti ir iškrauti kondensatorių. Mes naudojame juos kaip įtampos lygintuvus visose maitinimo grandinėse.

Visų kondensatorių korpusas yra padengtas tam tikromis specifikacijomis, tokiomis kaip darbinė temperatūra, darbinė įtampa ir kondensatoriaus vertė, kuri paprastai svyruoja nuo kelių pikofaradų iki kelių tūkstančių mikrofaradų.

Kondensatoriai, kuriuos paprastai randame vartotojams skirtoje elektronikoje, yra keramika, poliesteris, popierius ir kt. Šių tipų kondensatorių talpa paprastai yra maža, nuo kelių pikofaradų iki mažesnių nei mikrofaradų.

Didesnė talpa yra elektrolitinio tipo, kurios talpa svyruoja nuo 0,1uF iki kelių tūkstančių mikrofaradų.

Elektrolitinis kondensatorius padidina savo krūvio talpą, pridedant audinį, įmirkytą tam tikru cheminiu elektrolitu, kaip dielektriką, ir bet kurią pusę su aliuminio folija, kaip parodyta paveiksle.

Aliuminio ir audinių šūsnis susukama į cilindro formą ir įmontuojama į aliuminio važiuoklę. Ritinėlio skersmuo, audinio aukštis ir storis lemia įvairius kondensatoriaus parametrus.

Elektrolitiniai kondensatoriai yra poliarizuoti, o tai reiškia, kad jie turi anodo ir katodo gnybtus, todėl neturėtume pakeisti kondensatoriaus įėjimo tiekimo poliškumo, kaip tai darome kitų tipų kondensatoriuose.

Kaip veikia superkondensatoriai

Superkondensatorius taip pat vadinamas ultrakondensatoriumi arba dvigubu sluoksniu kondensatoriumi. Superkondensatorius turi didžiulį krūvio kaupimo pajėgumą ir paprastai jis matuojamas Farade (be mikro, piko ar nano priešdėlių).

Superkondensatorius gali būti nuo kelių Faradų iki kelių tūkstančių Faradų. Skirtingai nuo įprastų kondensatorių, superkondensatoriaus darbinė įtampa yra mažesnė, paprastai ji yra nuo 2,5 V iki 2,7 V.

Jie sujungiami nuosekliai ir lygiagrečiai, kad padidėtų pralaidumas iš kondensatoriaus banko.
Super kondensatoriai yra naudojami tais atvejais, kai akumuliatoriai negali veiksmingai atlikti nurodytos užduoties, kad transporto priemonės galėtų greitai stabdyti. Kinetinė energija paverčiama elektros energija ir kurį laiką saugoma ir pakartotinai naudojama transporto priemonei pagreitinti.

Šis mechanizmas pagerina bendrą transporto priemonės efektyvumą. Tačiau naudojant vien baterijas energijos surinkimas nėra efektyvus. Daugelis automobilių gamintojų eksperimentuoja su superkondensatoriumi kartu su akumuliatoriais ir, kaip teigiama, pagerino bendrą sistemos efektyvumą.

„Supercapacitor“ įkrovimo ir iškrovimo ciklai yra geresni, palyginti su baterijomis. Tipiška ličio jonų baterija, randama mūsų išmaniuosiuose telefonuose, turi maždaug 1000 įkrovimo ir iškrovimo ciklų, kur superkondensatoriaus įkrovimo ir iškrovimo ciklai yra daugiau nei 1 milijonas.

Jei baterija ilgą laiką išsikrauna žemiau tam tikros įtampos, jos efektyvumas sumažėja. Superkondensatorius neturi tokių ribų, jis gali eiti iki nulio voltų.

Bet paliekant bet kurį kondensatorių ilgesnį laiką, pavyzdžiui, metus ar mažiau, be įkrovimo, taip pat gali pablogėti jo įkrovos laikymo pajėgumas dėl cheminės reakcijos tarp kondensatoriaus plokščių.

Superkondensatoriaus konstrukcija:

Superkondensatorių konstrukcija iš esmės sutampa su paprastais kondensatoriais, tik skiriasi naudojamos medžiagos rūšis, o energijos kaupimo pajėgumui padidinti naudojamas tam tikras metodas.

Superkondensatoriai turi laidžiąsias plokšteles iš abiejų separatoriaus pusių, įmirkytų elektrolitu, o separatorius yra labai plona dielektrinė medžiaga, pagaminta iš plastiko, anglies ar popieriaus.

Kad padidėtų jonų perdavimo tarp plokščių efektyvumas, separatorius yra labai plonas, palyginti su įprastu kondensatoriumi.

Superkondensatoriai kartais vadinami dvigubu sluoksniu, nes todėl, kad plokštės iš abiejų pusių įkraunamos, sukelia krūvį iš abiejų separatoriaus pusių, kaip parodyta paveikslėlyje.

Dabar turėtumėte idėją apie superkondensatorių ir jo pagrindinį veikimą.

Baterija vs superkondensatorius:

Palyginkime energijos tankį ir svorį baterijose ir dangteliuose.

Ličio jonų ir ličio polimerų energijos tankis yra didžiausias, palyginti su bet kokia kita komercine baterijų technologija. Tai yra priežastis, kodėl mūsų išmanieji telefonai ir kita nešiojama elektronika yra pagaminta iš ličio jonų / polimero.

„Supercaps“ energijos tankis yra gana mažas, palyginti su ličio baterijomis, todėl jis idealiai tinka tik nešiojamiesiems prietaisams.

„Supercaps“ labai gerai padeda greitai įkrauti ir iškrauti. To negalima pasiekti naudojant didesnę visų rūšių baterijų vidinę varžą.

Jei bandysime iškrauti akumuliatorių viršijant jo saugesnę srovės ribą, galime jį sugadinti. Taip yra todėl, kad baterijos turi vidinę varžą ir generuoja šilumą. Susidariusios šiluminės energijos pakanka negrįžtamai pakenkti baterijos talpai.

Super dangteliuose vidinis atsparumas yra labai mažas, net mažesnis nei kai kurių automobilių akumuliatorių vidinis atsparumas, sukurtas didelei srovei užtikrinti. Super kondensatoriaus tikimybė sugadinti dėl terminio yra gana maža.

Akumuliatoriai gali išlaikyti įkrovimą labai ilgą laiką, tačiau superkapsulių savaiminis išsikrovimas yra problema ir netinka energijai kaupti ilgą laiką.

Dabar baigiasi laikas,

Taigi kuris iš jų yra pranašesnis? Tikriausiai nė vienas iš jų nėra vienas už kitą pranašesnis. Baterijos turi puikų perkeliamumą, tačiau super dangteliai turi labai aukštą įkrovimo ir išsikrovimo greitį. Dienos pabaigoje tai priklauso nuo programos, ką mes naudojame, ir tai nusprendžia, kuris iš jų yra tinkamiausias.

Praneškite mums komentarų skyriuje, ar manote, kad vieną dieną superkondensatoriai pakeis baterijas dėl spartaus technologijų vystymosi.