Ebben a bejegyzésben meg fogjuk érteni, mi a szuperkondenzátor, mennyire szorosan hasonlít vagy különbözik egy közönséges kondenzátortól, ahol használják, és összehasonlítani fogjuk az akkumulátorokat és a szuperkondenzátorokat, hogy megtudjuk, melyik közülük jobb.
Értsük meg egy hétköznapi kondenzátor alapjait.
Hogyan működik a közönséges kondenzátor
A kondenzátor egy passzív elektronikai alkatrész, amely kis mennyiségű elektrosztatikus energiát képes tárolni az átlapolt vezető és dielektromos anyag között.
Ennek a tulajdonságnak köszönhetően gyors ütemben tudjuk feltölteni és kisütni a kondenzátort, ezért feszültség-simítóként használjuk őket az összes áramellátási áramkörben.
Az összes kondenzátornak van valamilyen specifikációja a testen, például az üzemi hőmérséklet, az üzemi feszültség és a kondenzátor értéke, amely általában néhány pico-faradtól néhány ezer mikro-faradáig terjed.
Azok a kondenzátorok, amelyeket általában a fogyasztói minőségű elektronikában találunk, kerámia, poliészter, papír, stb. Az ilyen típusú kondenzátorok kapacitása általában alacsony, néhány piko-farád tartományában kisebb, mint egy mikro-farad.
A nagyobb kapacitású elektrolitikus típusú, amelynek kapacitása 0,1 uF és több ezer mikrofarada között van.
Az elektrolit-kondenzátor növeli a töltéstároló kapacitását azzal, hogy dielektrikumként egy kémiai elektrolittal átitatott szövetet, az egyik oldalát pedig alumíniumfóliával egészíti ki, amint az ábra mutatja.
Az alumínium- és szövetköteget henger formába tekerjük, és alumínium alvázba helyezzük. A tekercs átmérője, a szövet magassága és vastagsága határozza meg a kondenzátor különféle paramétereit.
Az elektrolit kondenzátorok polarizáltak, ami azt jelenti, hogy anóddal és katóddal van ellátva, és nem szabad cserélni a kondenzátor bemeneti tápellátását, mint más típusú kondenzátorokon.
Hogyan működnek a szuperkondenzátorok
A szuperkondenzátort ultrakondenzátornak vagy kétrétegű kondenzátornak is nevezik. A szuperkondenzátor hatalmas töltéstároló kapacitással rendelkezik, és általában Faradban mérik (mikro, pico vagy nano előtagok nélkül).
A szuperkondenzátor néhány Faradától néhány ezer Faradáig terjedhet. A közönséges kondenzátorokkal ellentétben a szuperkondenzátor alacsonyabb üzemi feszültséggel rendelkezik, amely általában 2,5 V és 2,7 V között van.
Soros és párhuzamos konfigurációval vannak összekötve, hogy növeljék a kondenzátorbank átbocsátását.
A szuperkondenzátorokat ott alkalmazzák, ahol az akkumulátorok nem tudják hatékonyan kezelni az adott feladatot, az azonnali regeneratív fékezéshez a járművekben. A mozgási energiát elektromos energiává alakítják és egy ideig tárolják, majd újrafelhasználják a jármű felgyorsításához.
Ez a mechanizmus javítja a jármű általános hatékonyságát. Csak az akkumulátorok használatával az energia megkötése nem hatékony. Számos autógyártó kísérletezik szuperkondenzátorral, akkumulátorokkal kombinálva, és állítólag javította a rendszer általános hatékonyságát.
A szuperkondenzátor jobb töltési és kisütési ciklusokkal rendelkezik, mint az akkumulátorok. Az okostelefonjainkban található tipikus lítium-ion akkumulátor nagyjából 1000 töltési és kisütési ciklust tartalmaz, ahol szuperkondenzátorként több mint 1 millió töltési és kisütési ciklus van.
Az elemek rontják a tényleges kapacitást, ha az akkumulátor hosszabb ideig bizonyos feszültség alatt lemerül. A szuperkondenzátornak nincsenek ilyen korlátai, egészen a nulla voltig terjedhet.
De ha bármilyen kondenzátort hosszabb ideig, például egy évig hagy, töltés nélkül, a kondenzátor lemezei közötti kémiai reakció következtében romolhat a töltéstartó képessége is.
Szuperkondenzátor felépítése:
A szuperkondenzátorok felépítése alapvetően megegyezik a közönséges kondenzátorokkal, csak a különbség a felhasznált anyag típusától függ, és valamilyen módszert alkalmaznak az energiatároló kapacitás növelésére.
A szuperkondenzátorok vezetőképes lemezekkel rendelkeznek a szeparátor mindkét oldalán, elektrolitban áztatva, és a szeparátor nagyon vékony dielektromos anyag, amely műanyagból, szénből vagy papírból készül.
Az elválasztó nagyon vékony, összehasonlítva a szokásos kondenzátorral, a lemezek közötti ionátadás hatékonyságának növelése érdekében.
A szuperkondenzátorokat néha kétrétegűnek nevezik, mert amikor az egyik oldalon lévő lemezek feltöltődnek, az elválasztó mindkét oldalán töltetet generál, amint az az ábrán látható.
Mostanra lenne ötlete a szuperkondenzátorról és annak alapvető működéséről.
Akkumulátor vs szuperkondenzátor:
Hasonlítsuk össze az energia sűrűségét és súlyát elemekben és szuperkupakokban.
A lítium-ion és a lítium-polimer energiasűrűsége a legnagyobb, összehasonlítva bármely más kereskedelemben kapható akkumulátor-technológiával. Ez az oka annak, hogy okostelefonjaink és más hordozható elektronikáink li-ion / polimer felhasználásával készülnek.
A szuperkupakok energiasűrűsége meglehetősen alacsony a lítium akkumulátorokhoz képest, így ideális csak nem hordozható eszközök számára.
A szuperkapszulák nagyon jóak a gyors töltésben és kisütésben. Ez nem érhető el akkumulátorral, mindenféle elem nagyobb belső ellenállása miatt.
Ha megpróbáljuk az akkumulátort a biztonságosabb áramkorláton felül kisütni, károsíthatjuk az akkumulátort. Az elemek ugyanis belső ellenállással rendelkeznek és hőt termelnek. A keletkezett hőenergia elegendő ahhoz, hogy visszafordíthatatlan károkat okozzon az akkumulátor kapacitásában.
A szuperkupakokban a belső ellenállás nagyon kicsi, még kisebb is, mint egyes autóakkumulátorok belső ellenállása, amelyet nagy áram biztosítására terveztek. A szuperkondenzátor megsérülésének esélye a termikus hatás miatt elég alacsony.
Az akkumulátorok nagyon hosszú ideig képesek feltölteni a töltést, de a szuperkapszulák esetében az önkisülés problémát jelent, és nem alkalmas hosszú távú energiatárolásra.
Most a befejezés ideje,
Tehát melyikük felsőbbrendű? Valószínűleg egyikük sem felsőbbrendű. Az elemek nagy hordozhatósággal rendelkeznek, de a szuperkupakok nagyon magas töltési és kisütési sebességgel rendelkeznek. A nap végén az alkalmazástól függ, hogy mit használunk, és ez eldönti, melyikük a legalkalmasabb.
Tudassa velünk a megjegyzés részben, mit gondol, egy nap a szuperkondenzátorok kicserélik az elemeket a technológia gyors fejlődése miatt.
Előző: Zümmögő növekvő hangjelzéssel Következő: SG3525 teljes híd inverter áramkör
