Sådan fungerer superkondensatorer

Sådan fungerer superkondensatorer

I dette indlæg vil vi forstå, hvad en superkondensator er, hvor tæt ens eller forskellig fra en almindelig kondensator, hvor den bruges, og vi vil sammenligne batterier og superkondensatorer for at finde ud af, hvilken af ​​dem der er bedre.



Lad os forstå det grundlæggende i en almindelig kondensator.

Sådan fungerer almindelig kondensator

En kondensator er en passiv elektronisk komponent, som kan lagre en lille mængde elektrostatisk energi mellem det sammenflettede ledende og dielektriske materiale.





Vi kan oplade og aflade kondensatoren i hurtig hastighed på grund af denne egenskab, vi bruger dem som spændingsudjævnere i alle strømforsyningskredsløb.

Alle kondensatorer har en eller anden specifikation belagt på kroppen, såsom driftstemperatur, driftsspænding og værdi af kondensatoren, som normalt er fra få pico-farader til nogle få tusinde mikro-farads.



Kondensatorerne, som vi normalt finder på elektronik til forbrugerkvalitet, er keramik, polyester, papir osv. Disse typer kondensatorer har normalt lav kapacitans i området få pico-farader til mindre end en mikrofarad.

Den med højere kapacitans er elektrolytisk, som har kapacitans i området fra 0,1 uF til flere tusinde mikrofarader.

Den elektrolytiske kondensator øger dets oplagringskapacitet ved at tilføje et væv gennemblødt med en del kemisk elektrolyt som dielektrisk og en af ​​siderne med aluminiumsfolie, som vist i figuren.

Supercapacitors interne layout

Stakken af ​​aluminium og væv rulles i cylinderform og anbringes i aluminiumsstel. Valsens diameter, højde og tykkelse bestemmer kondensatorens forskellige parametre.

De elektrolytiske kondensatorer er polariserede, hvilket betyder, at den har anode- og katodeterminal, og vi skal ikke udskifte indgangsforsyningens polaritet til kondensatoren, som vi gør på andre typer kondensatorer.

Sådan fungerer superkondensatorer

Supercapacitor kaldes også som Ultracapacitor eller dobbelt lag kondensator. Superkapacitoren har en enorm kapacitet til opbevaring af ladning, og den måles normalt i Farad (uden mikro- eller pico- eller nano-præfikser).

En superkapacitor kan variere fra få Farads til få tusinde Farads. I modsætning til almindelige kondensatorer har superkondensatoren lavere driftsspænding, som normalt er mellem 2,5V og 2,7V.

De er forbundet i serie- og parallelkonfiguration for at øge kapaciteten fra kondensatorbanken.
Superkondensatorerne bruges, hvor batterier ikke kan håndtere den givne opgave effektivt til øjeblikkelig regenerativ opbremsning i køretøjer. Den kinetiske energi omdannes til elektrisk energi og opbevares et stykke tid og genbruges for at fremskynde køretøjet.

Denne mekanisme forbedrer køretøjets samlede effektivitet. Men ved hjælp af batterier alene er energifangsten ikke effektiv. Mange bilproducenter eksperimenterer med superkondensator i kombination med batterier og efter sigende forbedret systemets samlede effektivitet.

Superkondensator har bedre opladnings- og afladningscyklusser sammenlignet med batterier. Et typisk lithium-ion-batteri, der findes i vores smartphones, har cirka 1000 opladnings- og afladningscyklusser, hvor der som superkondensator har over 1 million opladnings- og afladningscyklusser.

Batterier forringer dets effektive kapacitet, når batteriet aflades under en bestemt spænding i længere tid. En superkondensator har ingen sådanne grænser, den kan gå helt til nul volt.

Men at efterlade en hvilken som helst kondensator i længere tid som et år eller deromkring uden opladning kan også forringe dets ladningskapacitet på grund af en eller anden kemisk reaktion mellem kondensatorens plader.

Konstruktion af superkondensator:

Konstruktionen af ​​superkondensatorer er grundlæggende den samme som almindelig kondensator, kun forskellen er den anvendte type materiale, og en eller anden metode bruges til at øge energilagringskapaciteten.

Superkondensatorer har ledende plader på hver side af separatoren gennemblødt i elektrolyt, og separatoren er et meget tyndt dielektrisk materiale fremstillet af plast eller kulstof eller papir.

Separatoren er lavet meget tynd sammenlignet med almindelig kondensator for at øge effektiviteten af ​​ionoverførsel mellem plader.

Superkondensatorerne betegnes undertiden som dobbeltlag, det skyldes, at når pladerne på begge sider oplades, producerer de ladning på hver side af separatoren som vist i figuren.

Sådan fungerer superkondensatorer

Nu vil du have en idé om superkapacitor og dens grundlæggende funktion.

Batteri vs superkapacitor:

Lad os sammenligne energitæthed og vægt i batterier og supercaps.

Lithium-ion og lithium-polymer har den højeste energitæthed sammenlignet med enhver anden batteriteknologi, der fås kommercielt. Dette er grunden til, at vores smartphones og anden bærbar elektronik er bygget med li-ion / polymer.

Supercaps energitæthed er ret lav sammenlignet med lithiumbatterier, hvilket gør det kun ideelt til ikke-bærbare enheder.

Supercaps er meget gode til hurtig opladning og afladning. Dette kan ikke opnås med batteri på grund af højere intern modstand i alle slags batterier.

Hvis vi forsøger at aflade batteriet ud over dets sikrere strømgrænse, kan vi beskadige batteriet. Dette skyldes, at batterierne har intern modstand og genererer varme. Den genererede termiske energi er nok til at skabe uoprettelig skade på batterikapaciteten.

I supercaps er intern modstand meget lille, endog mindre end intern modstand i nogle bilbatterier, der er designet til at give høj strøm. Chancen for, at superkondensator bliver beskadiget på grund af termisk er ret lav.

Batterierne kan holde opladningen i meget lang tid, men for supercaps er selvafladning et problem og ikke egnet til lagring af energi i lang tid.

Nu er det afsluttende tidspunkt,

Så hvilken af ​​dem er overlegen? Sandsynligvis er ingen af ​​dem bedre end hinanden. Batterier har stor bærbarhed, men supercaps har meget høj opladnings- og afladningshastighed. I slutningen af ​​dagen afhænger det af applikationen, hvad vi bruger, og det afgør, hvilken af ​​dem der er bedst egnet.

Lad os vide det i kommentarsektionen. Tror du, at superkondensatorer en dag vil udskifte batterier på grund af hurtig udvikling i teknologi.




Forrige: Summer med stigende bipfrekvens Næste: SG3525 Full Bridge Inverter Circuit