Kako rade superkondenzatori

Kako rade superkondenzatori

U ovom ćemo postu shvatiti što je superkondenzator, koliko je sličan ili različit od uobičajenog kondenzatora, gdje se koristi i radit ćemo usporedbu između baterija i superkondenzatora kako bismo otkrili koji je od njih superiorniji.



Razumijemo osnove običnog kondenzatora.

Kako radi obični kondenzator

Kondenzator je pasivna elektronička komponenta koja može pohraniti malu količinu elektrostatičke energije između isprepletenog provodnog i dielektričnog materijala.





Kondenzator možemo brzo napuniti i isprazniti, jer ga koristimo kao glatke napona u svim krugovima napajanja.

Svi kondenzatori imaju neke specifikacije presvučene na tijelu, poput radne temperature, radnog napona i vrijednosti kondenzatora koja se obično kreće od nekoliko piko-farada do nekoliko tisuća mikro-farada.



Kondenzatori koje obično nalazimo na potrošačkoj elektronici su keramika, poliester, papir itd. Ove vrste kondenzatora obično imaju malu kapacitivnost u rasponu od nekoliko piko-farada do manje od mikrofarada.

Oni s većim kapacitetom su elektrolitskog tipa, koji imaju kapacitet od 0,1 uF do nekoliko tisuća mikrofarada.

Elektrolitički kondenzator povećava svoj kapacitet skladištenja naboja dodavanjem tkiva natopljenog nekim kemijskim elektrolitom kao dielektričnim i bilo koje bočne strane aluminijskom folijom, kao što je prikazano na slici.

Interni raspored superkondenzatora

Snop aluminija i tkiva valjano je u obliku cilindra i smješteno u aluminijsko kućište. Promjer koluta, visina i debljina tkiva određuju različite parametre kondenzatora.

Elektrolitički kondenzatori su polarizirani, što znači da ima anodni i katodni terminal i ne bismo trebali mijenjati ulazni polaritet opskrbe kondenzatora kao što to činimo na drugim vrstama kondenzatora.

Kako rade superkondenzatori

Superkondenzator se naziva i ultrakondenzator ili dvoslojni kondenzator. Superkondenzator ima ogroman kapacitet čuvanja naboja i obično se mjeri u Faradu (bez mikro ili piko ili nano prefiksa).

Superkondenzator može varirati od nekoliko Farada do nekoliko tisuća Farada. Za razliku od običnih kondenzatora, superkondenzator ima niži radni napon, koji je obično između 2,5 V i 2,7 V.

Oni su povezani u seriju i paralelnu konfiguraciju kako bi se povećala propusnost iz kondenzatorske baterije.
Superkondenzatori se koriste tamo gdje baterije ne mogu učinkovito riješiti zadaću, za trenutno regenerativno kočenje u vozilima. Kinetička energija pretvara se u električnu energiju i neko vrijeme pohranjuje te ponovno koristi za ubrzanje vozila.

Ovaj mehanizam poboljšava ukupnu učinkovitost vozila. Ali samo upotrebom baterija, prikupljanje energije nije učinkovito. Mnogi proizvođači automobila eksperimentiraju sa superkondenzatorom u kombinaciji s baterijama i navodno su poboljšali ukupnu učinkovitost sustava.

Superkondenzator ima bolje cikluse punjenja i pražnjenja u usporedbi s baterijama. Tipična litij-ionska baterija koja se nalazi u našim pametnim telefonima ima otprilike 1000 ciklusa punjenja i pražnjenja, dok kao superkondenzator ima preko milijun ciklusa punjenja i pražnjenja.

Baterije pogoršavaju svoj učinkoviti kapacitet kada se baterija dulje vrijeme prazni ispod određenog napona. Superkondenzator nema takva ograničenja može ići sve do nula volti.

Ali ostavljanje bilo kojeg kondenzatora dulje vrijeme, otprilike godinu dana, bez punjenja, također može pogoršati njegovu sposobnost zadržavanja naboja zbog neke kemijske reakcije između ploča kondenzatora.

Izgradnja superkondenzatora:

Konstrukcija superkondenzatora u osnovi je ista kao i obični kondenzator, samo što je razlika u vrsti materijala koji se koristi, a neka metoda se koristi za povećanje kapaciteta za pohranu energije.

Superkondenzatori imaju vodljive ploče s obje strane separatora natopljene elektrolitom, a separator je vrlo tanak dielektrični materijal izrađen od plastike ili ugljika ili papira.

Separator je napravljen vrlo tanko u usporedbi s običnim kondenzatorom kako bi se povećala učinkovitost prijenosa iona između ploča.

Superkondenzatori se ponekad nazivaju dvoslojnim, jer to kad se ploče s obje strane napune stvara naboj s obje strane separatora, kao što je prikazano na slici.

Kako rade superkondenzatori

Do sada biste imali ideju o superkondenzatoru i njegovom temeljnom funkcioniranju.

Baterija u odnosu na superkondenzator:

Usporedimo gustoću i težinu energije u baterijama i superkapama.

Litij-ionski i litij-polimer imaju najveću gustoću energije u usporedbi s bilo kojom drugom komercijalno dostupnom baterijskom tehnologijom. To je razlog zašto su naši pametni telefoni i druga prijenosna elektronika izrađeni od li-iona / polimera.

Gustoća energije superkapa prilično je niska u usporedbi s litijevim baterijama, što ga čini idealnim samo za prijenosne uređaje.

Supercaps su vrlo dobri u brzom punjenju i pražnjenju. To se ne može postići baterijom zbog većeg unutarnjeg otpora svih vrsta baterija.

Ako pokušamo isprazniti bateriju iznad sigurnijeg ograničenja struje, mogli bismo je oštetiti. To je zato što baterije imaju unutarnji otpor i generiraju toplinu. Generirana toplinska energija dovoljna je da stvori nepovratnu štetu kapacitetu baterije.

U superkapama je unutarnji otpor vrlo mali, čak i manji od unutarnjeg otpora u nekim automobilskim baterijama koji je dizajniran za pružanje velike struje. Šansa da se superkondenzator ošteti zbog topline prilično je mala.

Baterije mogu zadržati punjenje vrlo dugo, ali kod superkapa samopražnjenje je problem i nije pogodno za dugotrajno skladištenje energije.

Sada je vrijeme zaključenja,

Pa koji je od njih superiorniji? Vjerojatno nitko od njih nije superiorniji jedan od drugoga. Baterije imaju veliku prenosivost, ali superkape imaju vrlo visoku brzinu punjenja i pražnjenja. Na kraju, o aplikaciji ovisi što koristimo, a ovo odlučuje koji je od njih najprikladniji.

Javite nam u odjeljku za komentare, mislite li da će jednog dana superkondenzatori zamijeniti baterije zbog brzog razvoja tehnologije.




Prethodno: Zujalica s povećanjem brzine zvučnog signala Sljedeće: Inverterski krug punog mosta SG3525