Hvordan superkondensatorer fungerer

I dette innlegget skal vi forstå hva en superkondensator er, hvor nær lik eller forskjellig fra en vanlig kondensator, hvor den brukes, og vi vil sammenligne batterier og superkondensatorer for å finne ut hvilken av dem som er overlegen.

La oss forstå det grunnleggende om en vanlig kondensator.

Hvordan fungerer vanlig kondensator

En kondensator er en passiv elektronisk komponent som kan lagre liten mengde elektrostatisk energi mellom det sammenflettede ledende og dielektriske materialet.

Vi kan lade og lade ut kondensatoren i rask hastighet på grunn av denne egenskapen, og vi bruker dem som spenningsglattere i alle strømforsyningskretser.

Alle kondensatorene har en spesifikasjon som er belagt på kroppen, for eksempel driftstemperatur, driftsspenning og verdi av kondensatoren, som vanligvis spenner fra få pico-farader til noen få tusen mikrofarader.

Kondensatorene som vi vanligvis finner på forbrukerelektronikk er keramikk, polyester, papir, etc. Disse typer kondensatorer har vanligvis lav kapasitans i området få pico-farader til mindre enn en mikrofarad.

Den med høyere kapasitans er av elektrolytisk type, som har kapasitans fra 0,1 uF til flere tusen mikrofarader.

Den elektrolytiske kondensatoren øker ladningens lagringskapasitet ved å tilsette et vev fuktet med noe kjemisk elektrolytt som dielektrisk og en av sidene med aluminiumsfolie, som vist i figuren.

Bunken med aluminium og vev er rullet i sylinderform og plassert i aluminiumsramme. Diameteren på rullen, høyden og tykkelsen på vevet bestemmer kondensatorens forskjellige parametere.

De elektrolytiske kondensatorene er polariserte, noe som betyr at den har anode- og katodeterminal, og vi bør ikke bytte ut inngangsforsyningspolariteten til kondensatoren som vi gjør på andre typer kondensatorer.

Hvordan superkondensatorer fungerer

Supercapacitor kalles også som Ultracapacitor eller dobbel lag kondensator. Superkondensatoren har en enorm lagringskapasitet, og den måles vanligvis i Farad (uten mikro- eller pico- eller nano-prefikser).

En superkondensator kan variere fra få Farads til noen få tusen Farads. I motsetning til vanlige kondensatorer har superkondensatoren lavere driftsspenning, som vanligvis ligger mellom 2,5V til 2,7V.

De er koblet i serie og parallellkonfigurasjon for å øke gjennomstrømningen fra kondensatorbanken.
Superkondensatorene brukes der batterier ikke takler den oppgaven effektivt, for øyeblikkelig regenerativ oppbremsing i kjøretøyer. Den kinetiske energien konverteres til elektrisk energi og lagres en stund og brukes på nytt for å akselerere kjøretøyet.

Denne mekanismen forbedrer total effektivitet av kjøretøyet. Men ved å bruke batterier alene er ikke energifangsten effektiv. Mange bilprodusenter eksperimenterer med superkondensator i kombinasjon med batterier og angivelig forbedret systemets samlede effektivitet.

Superkondensator har bedre lade- og utladningssykluser sammenlignet med batterier. Et typisk litiumionbatteri som finnes i smarttelefonene våre, har omtrent 1000 lade- og utladningssykluser, der superkondensatoren har over 1 million lade- og utladningssykluser.

Batterier forverrer den effektive kapasiteten når batteriet lades ut under viss spenning i lengre tid. En superkondensator har ingen slike grenser, den kan gå helt til null volt.

Men å la kondensatoren ligge over lengre tid som et år eller så uten lading, kan også forringe ladningskapasiteten på grunn av en eller annen kjemisk reaksjon mellom kondensatorens plater.

Konstruksjon av superkondensator:

Konstruksjonen av superkondensatorer er i prinsippet den samme som vanlig kondensator, bare forskjellen er typen materiale som brukes, og noen metoder brukes til å øke energilagringskapasiteten.

Superkondensatorer har ledende plater på hver side av separatoren fuktet i elektrolytt, og separatoren er et veldig tynt dielektrisk materiale laget av plast eller karbon eller papir.

Separatoren er laget veldig tynn sammenlignet med vanlig kondensator for å øke effektiviteten av ionoverføring mellom platene.

Superkondensatorene blir noen ganger referert til som dobbeltlag, dette er fordi når platene på begge sider lades opp, produserer det ladning på hver side av separatoren som vist i figuren.

Nå har du fått en idé om superkapasitor og dens grunnleggende funksjon.

Batteri vs superkondensator:

La oss sammenligne energitetthet og vekt i batterier og supercaps.

Litiumion og litiumpolymer har den høyeste energitettheten sammenlignet med annen batteriteknologi tilgjengelig kommersielt. Dette er grunnen til at smarttelefonene våre og annen bærbar elektronikk er bygget med li-ion / polymer.

Energitettheten til supercaps er ganske lav sammenlignet med litiumbatterier, noe som gjør den ideell bare for ikke-bærbare enheter.

Supercaps er veldig gode til rask lading og utlading. Dette kan ikke oppnås med batteri på grunn av høyere intern motstand i alle slags batterier.

Hvis vi prøver å lade ut batteriet utover den sikrere strømgrensen, kan vi skade batteriet. Dette er fordi batteriene har intern motstand og genererer varme. Den genererte termiske energien er nok til å skape irreversibel skade på batterikapasiteten.

I supercaps er intern motstand veldig liten, enda mindre enn intern motstand i noen bilbatterier som er designet for å gi høy strøm. Sjansen for at superkondensator blir skadet på grunn av termisk er ganske lav.

Batteriene kan holde ladningen i veldig lang tid, men for supercaps er selvutladning et problem og ikke egnet for lagring av energi i lang tid.

Nå er det slutttid,

Så hvilken av dem er overlegen? Sannsynligvis er ingen av dem overlegne hverandre. Batterier har god bærbarhet, men superkapsler har veldig høy lading og utladningshastighet. På slutten av dagen avhenger det av applikasjonen hva vi bruker, og dette avgjør hvilken av dem som er best egnet.

Gi oss beskjed i kommentarseksjonen, tror du superkondensatorer en dag vil erstatte batterier på grunn av rask utvikling i teknologi.