Kā darbojas superkondensatori

Šajā ziņojumā mēs sapratīsim, kas ir superkondensators, cik ļoti līdzīgs vai atšķirīgs ir parastajam kondensatoram, kur tas tiek izmantots, un salīdzināsim akumulatorus un superkondensatorus, lai uzzinātu, kurš no tiem ir pārāks.

Ļaujiet mums saprast parastā kondensatora pamatus.

Kā darbojas parastais kondensators

Kondensators ir pasīva elektroniska sastāvdaļa, kas var uzglabāt nelielu daudzumu elektrostatiskās enerģijas starp starpsavienoto vadošo un dielektrisko materiālu.

Pateicoties šim īpašumam, mēs varam ātri uzlādēt un izlādēt kondensatoru. Mēs tos izmantojam kā sprieguma izlīdzinātājus visās barošanas ķēdēs.

Visiem kondensatoriem ir kāda korpusa pārklājuma specifikācija, piemēram, darba temperatūra, darba spriegums un kondensatora vērtība, kas parasti svārstās no dažiem pikofarādiem līdz dažiem tūkstošiem mikrofaradu.

Kondensatori, kurus mēs parasti atrodam patērētājiem paredzētā elektronikā, ir keramika, poliesteris, papīrs utt. Šāda veida kondensatoriem parasti ir zema kapacitāte dažu piko-faradu diapazonā līdz mazāk nekā mikro-farad.

Ar lielāku kapacitāti ir elektrolītisks tips, kura kapacitāte svārstās no 0,1uF līdz vairākiem tūkstošiem mikrofaradu.

Elektrolītiskais kondensators palielina lādiņa uzglabāšanas jaudu, pievienojot audu, kas samērcēts ar kādu ķīmisku elektrolītu kā dielektrisku, un jebkuru pusi ar alumīnija foliju, kā parādīts attēlā.

Alumīnija un audu kaudze tiek velmēta cilindra formā un ievietota alumīnija šasijā. Ruļļa diametrs, audu augstums un biezums nosaka dažādus kondensatora parametrus.

Elektrolītiskie kondensatori ir polarizēti, kas nozīmē, ka tam ir anoda un katoda spailes, un mums nevajadzētu mainīt kondensatora ieejas padeves polaritāti, kā mēs to darām ar cita veida kondensatoriem.

Kā darbojas superkondensatori

Superkondensatoru sauc arī par ultrakondensatoru vai divslāņu kondensatoru. Superkondensatoram ir milzīga lādiņa uzglabāšanas jauda, ​​un to parasti mēra Faradā (bez mikro, piko vai nano prefiksiem).

Superkondensators var būt no dažiem Faradiem līdz dažiem tūkstošiem Faradu. Atšķirībā no parastajiem kondensatoriem superkondensatoram ir zemāks darba spriegums, kas parasti ir no 2,5 V līdz 2,7 V.

Tie ir savienoti virknē un paralēlā konfigurācijā, lai palielinātu caurlaidību no kondensatora bankas.
Superkondensatori tiek izmantoti, ja akumulatori nespēj efektīvi izpildīt noteikto uzdevumu, lai veiktu tūlītēju reģeneratīvo bremzēšanu transportlīdzekļos. Kinētiskā enerģija tiek pārveidota par elektrisko enerģiju un uz laiku tiek uzglabāta un atkārtoti izmantota transportlīdzekļa paātrināšanai.

Šis mehānisms uzlabo transportlīdzekļa vispārējo efektivitāti. Bet, izmantojot tikai baterijas, enerģijas uztveršana nav efektīva. Daudzi automašīnu ražotāji eksperimentē ar superkondensatoru kopā ar akumulatoriem un tiek ziņots, ka uzlabota sistēmas kopējā efektivitāte.

Superkondensatoram ir labāki uzlādes un izlādes cikli, salīdzinot ar akumulatoriem. Tipiskam litija jonu akumulatoram, kas atrodams mūsu viedtālruņos, ir aptuveni 1000 uzlādes un izlādes ciklu, kur kā superkondensatoram ir vairāk nekā 1 miljons uzlādes un izlādes ciklu.

Baterijas pasliktina faktisko jaudu, ja akumulators ilgstoši tiek izlādēts zem noteikta sprieguma. Superkondensatoram nav tādu ierobežojumu, tas var iet līdz nullei.

Bet jebkura kondensatora atstāšana ilgākā laika periodā, piemēram, gadu vai ilgāk, bez uzlādes var arī pasliktināt tā uzlādes noturēšanas spēju ķīmiskas reakcijas dēļ starp kondensatora plāksnēm.

Superkondensatora uzbūve:

Superkondensatoru konstrukcija būtībā ir tāda pati kā parastajiem kondensatoriem, tikai atšķirība ir izmantotā materiāla veids, un enerģijas uzkrāšanas jaudas palielināšanai tiek izmantota kāda metode.

Superkondensatoriem abās separatora pusēs ir elektrovadītspējīgas plāksnes, kas piesūcinātas ar elektrolītu, un separators ir ļoti plāns dielektrisks materiāls, kas izgatavots no plastmasas vai oglekļa vai papīra.

Atdalītājs ir izgatavots ļoti plāns, salīdzinot ar parasto kondensatoru, lai palielinātu jonu pārneses efektivitāti starp plāksnēm.

Superkondensatorus dažreiz sauc par divslāņu, jo tas notiek tāpēc, ka tad, kad plāksnes no abām pusēm uzlādējas uz augšu, tas rada maksu abās separatora pusēs, kā parādīts attēlā.

Tagad jums jau ir ideja par superkondensatoru un tā būtisko darbību.

Akumulators pret superkondensatoru:

Salīdzināsim enerģijas blīvumu un svaru baterijās un vāciņos.

Litija jonam un litija polimēram ir visaugstākais enerģijas blīvums salīdzinājumā ar jebkuru citu komerciāli pieejamu akumulatoru tehnoloģiju. Tas ir iemesls, kāpēc mūsu viedtālruņi un cita pārnēsājamā elektronika ir veidoti ar li-ion / polimēru.

Supercaps enerģijas blīvums ir diezgan zems salīdzinājumā ar litija baterijām, tādējādi padarot to ideāli piemērotu tikai nepārnēsājamām ierīcēm.

Superkapsulas ļoti labi spēj ātri uzlādēt un izlādēt. To nevar panākt ar akumulatoru, jo visu veidu akumulatoriem ir lielāka iekšējā pretestība.

Ja mēģināsim izlādēt akumulatoru virs tā drošākas strāvas robežas, mēs varam sabojāt akumulatoru. Tas ir tāpēc, ka baterijām piemīt iekšēja pretestība un tās rada siltumu. Saražotā siltumenerģija ir pietiekama, lai radītu neatgriezeniskus akumulatora jaudas bojājumus.

Īpašā vāciņā iekšējā pretestība ir ļoti maza, pat mazāka nekā dažu automobiļu akumulatoru iekšējā pretestība, kas paredzēta lielas strāvas nodrošināšanai. Super kondensatora iespēja sabojāties termiskās iedarbības dēļ ir diezgan maza.

Baterijas var noturēt uzlādi ļoti ilgu laiku, taču superkapsulām pašizlāde ir problēma un nav piemērota enerģijas uzkrāšanai ilgākā laika periodā.

Tagad ir noslēguma laiks,

Tātad kurš no viņiem ir pārāks? Droši vien neviens no viņiem nav pārāks viens par otru. Baterijām ir lieliska pārnesamība, taču superkorķiem ir ļoti liela uzlādes un izlādes ātrums. Dienas beigās no lietojumprogrammas ir atkarīgs, ko mēs izmantojam, un tas izlemj, kurš no tiem ir vispiemērotākais.

Informējiet mūs komentāru sadaļā, vai, jūsuprāt, kādu dienu superkondensatori nomainīs baterijas straujas tehnoloģiju attīstības dēļ.