Како раде суперкондензатори

У овом посту ћемо разумети шта је суперкондензатор, колико је сличан или различит од обичног кондензатора, где се користи и радићемо упоређивање батерија и суперкондензатора да бисмо открили који је од њих супериорнији.

Хајде да разумемо основе обичног кондензатора.

Како ради обични кондензатор

Кондензатор је пасивна електронска компонента која може да ускладишти малу количину електростатичке енергије између испреплетеног проводног и диелектричног материјала.

Кондензатор можемо брзо напунити и испразнити захваљујући овом својству које користимо као глатке напона у свим круговима напајања.

Сви кондензатори имају неке спецификације пресвучене на телу, као што су радна температура, радни напон и вредност кондензатора која се обично креће од неколико пико-фарада до неколико хиљада микро-фарада.

Кондензатори које обично налазимо на потрошачкој електроници су керамички, полиестерски, папирни итд. Ове врсте кондензатора обично имају малу капацитивност у опсегу од неколико пико-фарада до мање од микрофарада.

Они са већим капацитетом су електролитског типа, који имају капацитет од 0,1 уФ до неколико хиљада микрофарада.

Електролитски кондензатор повећава свој капацитет складиштења наелектрисања додавањем ткива натопљеног неким хемијским електролитом као диелектричним и било које бочне стране алуминијумском фолијом, као што је приказано на слици.

Сноп алуминијума и тканине ваља се у облику цилиндра и смешта у алуминијумску шасију. Пречник ваљка, висина и дебљина ткива одређују различите параметре кондензатора.

Електролитички кондензатори су поларизовани, што значи да има анодни и катодни терминал и не бисмо требали замењивати поларитет улазног напајања кондензатора као што је то случај код других врста кондензатора.

Како раде суперкондензатори

Суперкондензатор се назива и ултракондензатор или двослојни кондензатор. Суперкондензатор има огроман капацитет чувања наелектрисања и обично се мери у Фараду (без микро или пико или нано префикса).

Суперкондензатор може варирати од неколико Фарада до неколико хиљада Фарада. За разлику од обичних кондензатора, суперкондензатор има нижи радни напон, који је обично између 2,5 В и 2,7 В.

Они су повезани у серију и паралелну конфигурацију да би се повећала пропусност из кондензаторске банке.
Суперкондензатори се користе тамо где батерије не могу ефикасно да се носе са задатком, за тренутно регенеративно кочење у возилима. Кинетичка енергија се претвара у електричну и чува неко време и поново користи за убрзање возила.

Овај механизам побољшава укупну ефикасност возила. Али само коришћење батерија, прикупљање енергије није ефикасно. Многи произвођачи аутомобила експериментишу са суперкондензатором у комбинацији са батеријама и наводно су побољшали укупну ефикасност система.

Суперцапацитор има боље циклусе пуњења и пражњења у односу на батерије. Типична литијум-јонска батерија која се налази у нашим паметним телефонима има отприлике 1000 циклуса пуњења и пражњења, док као суперкондензатор има преко милион циклуса пуњења и пражњења.

Ефективни капацитет батерија погоршава када се батерија дуже време празни испод одређеног напона. Суперкондензатор нема таква ограничења и може ићи све до нула волти.

Али остављање било кондензатора у дужем временском периоду, отприлике годину дана, без пуњења, такође може погоршати његов капацитет задржавања наелектрисања услед неке хемијске реакције између плоча кондензатора.

Конструкција суперкондензатора:

Конструкција суперкондензатора је у основи иста као и обични кондензатор, само што је разлика у врсти материјала који се користи, а неки начин се користи за повећање капацитета за складиштење енергије.

Суперкондензатори имају проводне плоче са обе стране сепаратора натопљене електролитом, а сепаратор је врло танак диелектрични материјал направљен од пластике или угљеника или папира.

Сепаратор је направљен врло танко у поређењу са обичним кондензатором како би се повећала ефикасност преноса јона између плоча.

Суперкондензатори се понекад називају двослојним, јер то када се плоче са обе стране напуне ствара набој са обе стране сепаратора, као што је приказано на слици.

До сада бисте имали идеју о суперкондензатору и његовом основном функционисању.

Батерија вс Суперцапацитор:

Упоредимо густину и тежину енергије у батеријама и суперкаповима.

Литијум-јонски и литијум-полимерни имају највећу густину енергије у поређењу са било којом другом комерцијално доступном батеријском технологијом. То је разлог зашто су наши паметни телефони и друга преносна електроника направљени од ли-јона / полимера.

Густина енергије суперкапа је прилично ниска у поређењу са литијумским батеријама, што је чини идеалном само за преносиве уређаје.

Суперкапе су врло добре у брзом пуњењу и пражњењу. То се не може постићи батеријом због већег унутрашњег отпора свих врста батерија.

Ако покушамо да испразнимо батерију преко безбеднијег ограничења струје, могли бисмо је оштетити. То је зато што батерије имају унутрашњи отпор и генеришу топлоту. Створена топлотна енергија довољна је да створи неповратно оштећење капацитета батерије.

У суперкапама је унутрашњи отпор врло мали, чак и мањи од унутрашњег отпора код неких аутомобилских батерија који је дизајниран да обезбеди велику струју. Шанса да се суперкондензатор оштети због топлотне енергије је прилично мала.

Батерије могу да задрже пуњење веома дуго, али код суперкапа самопражњење представља проблем и није погодно за дугорочно складиштење енергије.

Сада је време закључења,

Па који је од њих супериорнији? Вероватно нико од њих није супериорнији једни од других. Батерије имају велику преносивост, али суперкапе имају врло високу брзину пуњења и пражњења. На крају, од апликације зависи шта користимо и ово одлучује који је од њих најпогоднији.

Обавестите нас у одељку за коментаре, да ли мислите да ће једног дана суперкондензатори заменити батерије због брзог развоја технологије.