Kuinka superkondensaattorit toimivat

Kuinka superkondensaattorit toimivat

Tässä viestissä aiomme ymmärtää, mikä superkondensaattori on, kuinka läheisesti samanlainen tai erilainen kuin tavallinen kondensaattori, missä sitä käytetään, ja vertaamme paristoja ja superkondensaattoreita saadaksemme selville, kumpi niistä on parempi.

Ymmärretään tavallisen kondensaattorin perusteet.



Kuinka tavallinen kondensaattori toimii

Kondensaattori on passiivinen elektroninen komponentti, joka voi varastoida pienen määrän sähköstaattista energiaa lomitetun johtavan ja dielektrisen materiaalin väliin.



Voimme ladata ja purkaa kondensaattoria nopealla nopeudella, koska käytämme niitä jännitteen tasoittimina kaikissa virtalähteissä.

Kaikkien kondensaattoreiden runkoon on päällystetty eritelmät, kuten käyttölämpötila, käyttöjännite ja kondensaattorin arvo, joka vaihtelee yleensä muutamasta piko-faradista muutamaan tuhanteen mikro-faradiin.



Kondensaattorit, jotka tavallisesti löydämme kuluttajalaatuisesta elektroniikasta, ovat keraamisia, polyesteri-, paperi- jne. Tämän tyyppisillä kondensaattoreilla on yleensä pieni kapasitanssi muutamien piko-faradien ja pienempien kuin mikro-faradien välillä.

Suuremmalla kapasitanssilla on elektrolyyttityyppi, jonka kapasitanssi vaihtelee 0,1uF: stä useisiin tuhansiin mikrofaradeihin.

Elektrolyyttikondensaattori lisää varauksen varastointikapasiteettiaan lisäämällä kudoksella, joka on kasteltu jonkin verran kemiallista elektrolyyttiä dielektrisenä aineena, ja kummallakin puolella alumiinifoliolla, kuten kuvassa on esitetty.



Superkondensaattoreiden sisäinen asettelu

Alumiini- ja kudospino rullataan sylinterimuotoon ja sijoitetaan alumiinirunkoon. Telan halkaisija, kudoksen korkeus ja paksuus määrittävät kondensaattorin eri parametrit.

Elektrolyyttikondensaattorit ovat polarisoituja, mikä tarkoittaa, että niissä on anodi ja katodiliitin, eikä meidän pitäisi vaihtaa kondensaattorin syöttösyötön napaisuutta, kuten teemme muun tyyppisissä kondensaattoreissa.

Kuinka superkondensaattorit toimivat

Superkondensaattoria kutsutaan myös ultrakondensaattoriksi tai kaksikerroksiseksi kondensaattoriksi. Superkondensaattorilla on suuri varauksen varastointikapasiteetti, ja se mitataan yleensä Faradissa (ilman mikro-, pico- tai nano-etuliitteitä).

Superkondensaattori voi vaihdella muutamasta Faradista muutamaan tuhanteen Faradiin. Toisin kuin tavalliset kondensaattorit, superkondensaattorilla on matalampi käyttöjännite, joka on yleensä välillä 2,5 V - 2,7 V.

Ne on kytketty sarjaan ja rinnakkaiseen kokoonpanoon kondensaattoripankin läpimenon lisäämiseksi.
Superkondensaattoreita käytetään silloin, kun akut eivät kykene hoitamaan tiettyä tehtävää tehokkaasti, välittömään regeneratiiviseen jarrutukseen ajoneuvoissa. Kineettinen energia muunnetaan sähköenergiaksi ja varastoidaan hetkeksi ja käytetään uudelleen ajoneuvon kiihdyttämiseksi.

Tämä mekanismi parantaa ajoneuvon yleistä tehokkuutta. Pelkästään paristoilla energian talteenotto ei ole tehokasta. Monet autovalmistajat kokeilevat superkondensaattoria yhdessä akkujen kanssa ja ilmoitetaan parantaneen järjestelmän kokonaistehokkuutta.

Superkondensaattorilla on paremmat lataus- ja purkausjaksot kuin akuilla. Tyypillisellä älypuhelimistamme löydetyllä litiumioniakulla on noin 1000 lataus- ja purkutoimintajaksoa, joissa superkondensaattorina on yli miljoona lataus- ja purkutoimintajaksoa.

Akkujen tehokkuus heikkenee, kun akku puretaan tietyn jännitteen alapuolella pitkäksi aikaa. Superkondensaattorilla ei ole tällaisia ​​rajoja, se voi mennä nollaan volttiin asti.

Mutta minkä tahansa kondensaattorin jättäminen pitkäksi ajaksi, noin vuoden ajaksi, lataamatta voi myös heikentää sen varauksen pitokapasiteettia johtuen kondensaattorin levyjen välisestä kemiallisesta reaktiosta.

Superkondensaattorin rakenne:

Superkondensaattorien rakenne on pohjimmiltaan sama kuin tavallisen kondensaattorin, vain ero on käytetyn materiaalin tyyppissä ja energiavarastointikapasiteetin lisäämiseksi käytetään jotain menetelmää.

Superkondensaattoreissa on johtavat levyt erotimen molemmilla puolilla, jotka on kastettu elektrolyyttiin, ja erotin on erittäin ohut dielektrinen materiaali, joka on valmistettu muovista, hiilestä tai paperista.

Erotin on valmistettu erittäin ohueksi verrattuna tavalliseen kondensaattoriin, jotta voidaan lisätä ionien siirron tehokkuutta levyjen välillä.

Superkondensaattoreita kutsutaan joskus kaksikerroksisiksi, koska koska molemmilla puolilla olevat levyt latautuvat ylöspäin, se tuottaa varauksen erotimen molemmille puolille, kuten kuvassa on esitetty.

Kuinka superkondensaattorit toimivat

Tähän mennessä sinulla olisi idea superkondensaattorista ja sen perustoiminnasta.

Akku vs superkondensaattori:

Verrataanpa energian tiheyttä ja painoa paristoissa ja superkapseleissa.

Litium-ionilla ja litiumpolymeerillä on korkein energiatiheys verrattuna mihin tahansa muuhun kaupallisesti saatavaan akkutekniikkaan. Tästä syystä älypuhelimemme ja muu kannettava elektroniikkamme on rakennettu litiumionilla / polymeerillä.

Superkorkkien energiatiheys on melko pieni verrattuna litiumparistoihin, joten se on ihanteellinen vain kannettaville laitteille.

Superkorkit ovat erittäin hyviä nopeaan lataamiseen ja purkamiseen. Tätä ei voida saavuttaa paristolla, koska kaikenlaisten paristojen sisäinen vastus on suurempi.

Jos yritämme purkaa akun sen turvallisemman virran rajan yli, voimme vahingoittaa akkua. Tämä johtuu siitä, että paristoilla on sisäinen vastus ja ne tuottavat lämpöä. Syntynyt lämpöenergia riittää aiheuttamaan peruuttamattomia vaurioita akun kapasiteetille.

Superkorkeissa sisäinen vastus on hyvin pieni, jopa pienempi kuin joidenkin autojen akkujen sisäinen vastus, joka on suunniteltu tuottamaan suurta virtaa. Mahdollisuus superkondensaattoriin vahingoittua lämmön takia on melko pieni.

Akut voivat pitää latausta hyvin pitkään, mutta superkapseleiden itsepurkautuminen on ongelma eikä sovellu energian varastointiin pitkäksi aikaa.

Nyt sen päättymisaika,

Joten kukin heistä on ylivoimainen? Luultavasti kukaan heistä ei ole toisiaan parempi. Paristoilla on suuri siirrettävyys, mutta superkapseleilla on erittäin korkea lataus- ja purkausnopeus. Päivän lopussa sovelluksesta riippuu, mitä käytämme, ja tämä päättää, mikä niistä on sopivin.

Kerro meille kommenttiosassa, luuletko jonain päivänä superkondensaattorit korvaavan paristot tekniikan nopean kehityksen vuoksi.




Edellinen: Summeri, jossa äänenvoimakkuus kasvaa Seuraava: SG3525-täissillan invertteripiiri