Cum funcționează supercondensatoarele

Încercați Instrumentul Nostru Pentru Eliminarea Problemelor





În acest post vom înțelege ce este un supercondensator, cât de asemănător sau diferit cu un condensator obișnuit, unde este folosit și vom face comparații între baterii și supercondensatori pentru a afla care dintre ele este superior.

Să înțelegem elementele de bază ale unui condensator obișnuit.



Cum funcționează condensatorul obișnuit

Un condensator este o componentă electronică pasivă care poate stoca o cantitate mică de energie electrostatică între materialul conductiv și dielectric intercalat.

Putem încărca și descărca condensatorul la o rată rapidă datorită acestei proprietăți pe care le folosim ca sisteme de netezire a tensiunii în toate circuitele de alimentare.



Toți condensatorii au unele specificații acoperite pe corp, cum ar fi temperatura de funcționare, tensiunea de funcționare și valoarea condensatorului, care este de obicei de la câteva pico-farade la câteva mii de micro-farade.

Condensatoarele pe care le găsim de obicei pe electronice de consum sunt ceramice, poliester, hârtie etc. Aceste tipuri de condensatoare au de obicei capacitate scăzută în intervalul de câteva pico-farade până la mai puțin decât un micro-farad.

Cele cu capacitate mai mare sunt de tip electrolitic, care are o capacitate cuprinsă între 0,1 uF și câteva mii de microfarade.

Condensatorul electrolitic își mărește capacitatea de stocare a încărcării prin adăugarea unui țesut îmbibat cu un anumit electrolit chimic ca dielectric și oricare dintre părți cu folie de aluminiu, așa cum se arată în figură.

Aspect intern al supercondensatorilor

Stiva de aluminiu și țesut este rulată în formă de cilindru și adăpostită în șasiu de aluminiu. Diametrul rolei, înălțimea și grosimea țesutului determină diferiții parametri ai condensatorului.

Condensatoarele electrolitice sunt polarizate, ceea ce înseamnă că are un anod și un terminal catodic și nu ar trebui să fim schimbate polaritatea de alimentare de intrare către condensator, așa cum o facem pe alte tipuri de condensatori.

Cum funcționează supercondensatoarele

Supercapacitorul este, de asemenea, numit Ultracapacitor sau condensator cu două straturi. Supercapacitorul are o capacitate mare de stocare a încărcăturii și este de obicei măsurat în Farad (fără prefixe micro sau pico sau nano).

Un supercondensator poate varia de la câțiva Farad la câteva mii de Farad. Spre deosebire de condensatoarele obișnuite, supercondensatorul are o tensiune de funcționare mai mică, care este de obicei între 2,5V și 2,7V.

Acestea sunt conectate în serie și configurație paralelă pentru a crește debitul de la banca de condensatori.
Supercondensatoarele sunt utilizate acolo unde bateriile nu pot face față sarcinii date în mod eficient, pentru frânarea regenerativă instantanee în vehicule. Energia cinetică este transformată în energie electrică și stocată o perioadă de timp și reutilizată pentru a accelera vehiculul.

Acest mecanism îmbunătățește eficiența generală a vehiculului. Dar folosind singuri baterii, captarea energiei nu este eficientă. Mulți producători auto experimentează cu supercondensator în combinație cu baterii și au îmbunătățit eficiența generală a sistemului.

Supercondensatorul are cicluri de încărcare și descărcare mai bune în comparație cu bateriile. O baterie tipic litiu-ion găsită în smartphone-urile noastre are aproximativ 1000 de cicluri de încărcare și descărcare, unde ca supercapacitor are peste 1 milion de cicluri de încărcare și descărcare.

Bateriile își deteriorează capacitatea efectivă atunci când bateria este descărcată sub o anumită tensiune pentru o perioadă lungă de timp. Un supercondensator nu are astfel de limite și poate merge până la zero volți.

Dar lăsarea oricărui condensator pe o perioadă lungă de timp, cum ar fi un an sau ceva, fără încărcare poate, de asemenea, să-și deterioreze capacitatea de reținere a încărcăturii datorită unei reacții chimice între plăcile condensatorului.

Construcția supercondensatorului:

Construcția supercondensatorilor este fundamental aceeași cu condensatorul obișnuit, doar diferența este tipul de material utilizat și se utilizează o metodă pentru a crește capacitatea de stocare a energiei.

Supercondensatoarele au plăci conductoare pe ambele părți ale separatorului îmbibate în electrolit, iar separatorul este un material dielectric foarte subțire din plastic sau carbon sau hârtie.

Separatorul este foarte subțire comparativ cu condensatorul obișnuit pentru a crește eficiența transferului de ioni între plăci.

Supercondensatoarele sunt uneori denumite strat dublu, acest lucru se datorează faptului că atunci când plăcile de pe ambele părți se încarcă, se produce încărcare pe ambele părți ale separatorului, așa cum se arată în figură.

Cum funcționează supercondensatoarele

Până acum ați avea o idee despre supercondensator și funcționarea sa fundamentală.

Baterie vs supercondensator:

Să comparăm densitatea și greutatea energiei din baterii și supercapuri.

Litiu-ion și litiu-polimer au cea mai mare densitate de energie în comparație cu orice altă tehnologie de baterie disponibilă comercial. Acesta este motivul pentru care smartphone-urile noastre și alte electronice portabile sunt construite cu li-ion / polimer.

Densitatea energiei supercapurilor este destul de redusă în comparație cu bateriile cu litiu, făcându-l astfel ideal doar pentru dispozitive neportabile.

Supercapurile sunt foarte bune la încărcare și descărcare rapidă. Acest lucru nu poate fi realizat cu bateria datorită rezistenței interne mai mari la toate tipurile de baterii.

Dacă încercăm să descărcăm bateria dincolo de limita de curent mai sigură, am putea deteriora bateria. Acest lucru se datorează faptului că bateriile posedă rezistență internă și generează căldură. Energia termică generată este suficientă pentru a crea daune ireversibile la capacitatea bateriei.

În supercapuri, rezistența internă este foarte mică, chiar mai mică decât rezistența internă a unor baterii de automobile, care este concepută pentru a asigura un curent ridicat. Șansa ca supercondensatorul să fie deteriorat din cauza temperaturii este destul de mică.

Bateriile pot reține încărcarea pentru o perioadă foarte lungă de timp, dar pentru supercaps auto-descărcarea este o problemă și nu este potrivită pentru stocarea energiei pentru o perioadă lungă de timp.

Acum este momentul încheierii sale,

Deci care dintre ele este superior? Probabil niciunul dintre ei nu este superior unul altuia. Bateriile au o portabilitate excelentă, dar supercapurile au o rată de încărcare și descărcare foarte mare. La sfârșitul zilei, depinde de aplicație ce folosim și acest lucru decide care dintre ele este cel mai potrivit.

Spuneți-ne în secțiunea de comentarii, credeți că într-o zi supercondensatoarele vor înlocui bateriile datorită dezvoltării rapide a tehnologiei.




Precedent: Buzzer cu un ritm de semnal sonor crescător Următorul: Circuitul invertorului cu pod complet SG3525