Paano Gumagana ang mga Supercapacitor

Sa post na ito maiintindihan namin kung ano ang isang supercapacitor, kung gaano kalapit o magkakaiba sa isang ordinaryong capacitor, kung saan ito ginagamit at gagawin namin ang paghahambing sa pagitan ng mga baterya at super-capacitor upang malaman kung alin sa kanila ang higit na mataas.

Unawain natin ang mga pangunahing kaalaman ng isang ordinaryong kapasitor.

Paano Gumagawa ang Ordinaryong Capacitor

Ang isang kapasitor ay isang passive electronic sangkap na maaaring mag-imbak ng maliit na halaga ng electrostatic na enerhiya sa pagitan ng interleaved conductive at dielectric material.

Maaari naming singilin at palabasin ang capacitor sa mabilis na rate dahil sa pag-aari na ito ginagamit namin ang mga ito bilang mga voltage smoothers sa lahat ng mga circuit ng supply ng kuryente.

Ang lahat ng mga capacitor ay may ilang pagtutukoy na pinahiran sa katawan, tulad ng temperatura ng pagpapatakbo, operating boltahe, at halaga ng capacitor na karaniwang saklaw mula sa ilang mga pico-farad hanggang sa libu-libong mga micro-farad.

Ang mga capacitor na karaniwang nakikita natin sa mga electronics ng grade ng consumer ay ceramic, polyester, papel, atbp. Ang mga uri ng capacitor na ito ay karaniwang may mababang capacitance sa saklaw ng ilang mga pico-farad na mas mababa sa isang micro-farad.

Ang isa na may mas mataas na capacitance ay uri ng electrolytic, na may capacitance mula sa 0.1uF hanggang sa libu-libong microfarads.

Ang electrolytic capacitor ay nagdaragdag ng kapasidad sa pag-iimbak ng singil sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang tissue na babad na babad ng ilang electrolyte na kemikal bilang dielectric at alinman sa panig na may aluminyo foil, tulad ng ipinakita sa pigura.

Ang stack ng aluminyo at tisyu ay pinagsama sa silindro form at nakalagay sa aluminyo tsasis. Tinutukoy ng diameter ng roll, taas at kapal ng tisyu ang iba't ibang mga parameter ng capacitor.

Ang mga electrolytic capacitor ay naka-polarised, na nangangahulugang mayroon itong anode at cathode terminal at hindi tayo dapat palitan ng input supply polarity sa capacitor tulad ng ginagawa namin sa iba pang uri ng capacitors.

Paano Gumagana ang mga Supercapacitor

Ang Supercapacitor ay tinatawag ding Ultracapacitor o doble layered capacitor. Ang supercapacitor ay may humongous na kapasidad sa pag-iimbak ng singil at kadalasang ito ay sinusukat sa Farad (nang walang micro o pico o nano na mga unlapi).

Ang isang supercapacitor ay maaaring saklaw mula sa ilang Farad hanggang sa ilang libong Farad. Hindi tulad ng mga ordinaryong capacitor, ang supercapacitor ay may mas mababang boltahe ng operating, na karaniwang nasa pagitan ng 2.5V hanggang 2.7V.

Nakakonekta ang mga ito sa serye at parallel na pagsasaayos upang madagdagan ang throughput mula sa capacitor bank.
Ang mga supercapacitor ay ginagamit kung saan hindi maaasikaso ng mga baterya ang naibigay na gawain nang mahusay, para sa instant na regenerative braking sa mga sasakyan. Ang lakas na gumagalaw ay nabago sa elektrikal na enerhiya at naimbak ng ilang sandali at muling ginamit upang mapabilis ang sasakyan.

Ang mekanismong ito ay nagpapabuti sa pangkalahatang kahusayan ng sasakyan. Ngunit ang paggamit ng mga baterya lamang, ang pagkuha ng enerhiya ay hindi mabisa. Maraming mga paninda ng kotse ang nag-e-eksperimento sa supercapacitor na sinamahan ng mga baterya at napagbutiang napabuti ang pangkalahatang kahusayan ng system.

Ang Supercapacitor ay may mas mahusay na singil at paglabas ng mga cycle kumpara sa mga baterya. Ang isang tipikal na baterya ng lithium-ion na natagpuan sa aming mga smartphone ay may humigit-kumulang na 1000 na mga pag-charge at paglabas ng mga cycle, kung saan bilang isang supercapacitor ay may higit sa 1 milyong mga cycle ng pag-charge at paglabas.

Ang mga baterya ay lumala ang mabisang kapasidad nito kapag ang baterya ay pinalabas sa ibaba ng ilang mga boltahe para sa matagal na oras. Ang isang supercapacitor ay walang ganoong mga limitasyon maaari itong pumunta sa lahat hanggang sa zero volts.

Ngunit ang pag-iiwan ng anumang capacitor sa paglipas ng tagal ng panahon tulad ng isang taon o higit pa nang hindi nagcha-charge ay maaari ding lumala ang kapasidad na humahawak ng singil dahil sa ilang reaksyong kemikal sa pagitan ng mga plate ng capacitor.

Pagtatayo ng Supercapacitor:

Ang pagbuo ng mga supercapacitor ay panimula sa parehong bilang ordinaryong kapasitor lamang ang pagkakaiba ay ang uri ng materyal na ginamit at ang ilang pamamaraan ay ginagamit upang madagdagan ang lakas ng pag-iimbak ng enerhiya.

Ang mga supercapacitor ay may conductive plate sa magkabilang panig ng separator na babad sa electrolyte at ang separator ay isang napaka manipis na dielectric na materyal na gawa sa plastik o carbon o papel.

Ang separator ay ginawang napaka manipis na ihambing sa ordinaryong capacitor upang madagdagan ang kahusayan ng paglipat ng ion sa pagitan ng mga plato.

Ang mga supercapacitor ay minsang tinutukoy bilang dobleng layer sapagkat kapag ang mga plato sa magkabilang panig ay nagcha-charge ay gumagawa ito ng singil sa magkabilang panig ng separator tulad ng ipinakita sa pigura.

Sa ngayon magkakaroon ka ng ideya tungkol sa supercapacitor at sa pangunahing paggana nito.

Baterya kumpara sa Supercapacitor:

Paghambingin natin ang density at timbang ng enerhiya sa mga baterya at supercap.

Ang Lithium-ion at lithium-polymer ay may pinakamataas na density ng enerhiya ihambing sa anumang iba pang teknolohiya ng baterya na magagamit sa komersyo. Ito ang dahilan kung bakit ang aming mga smartphone at iba pang portable electronics ay itinayo na may li-ion / polymer.

Ang density ng enerhiya ng supercaps ay medyo mababa kumpara sa mga baterya ng lithium kaya't ginagawa itong perpekto para lamang sa mga hindi portable na aparato.

Ang mga supercap ay napakahusay sa mabilis na pagsingil at paglabas. Hindi ito makakamit sa baterya dahil sa mas mataas na panloob na paglaban sa lahat ng uri ng mga baterya.

Kung susubukan nating maalis ang baterya nang lampas sa mas ligtas na kasalukuyang limitasyon, maaaring mapinsala natin ang baterya. Ito ay dahil ang mga baterya ay nagtataglay ng panloob na paglaban at bumubuo ng init. Ang nabuong thermal energy ay sapat na upang lumikha ng hindi maibalik na pinsala sa kapasidad ng baterya.

Sa supercaps, ang panloob na paglaban ay napakaliit, kahit na mas maliit kaysa sa panloob na paglaban sa ilang mga baterya ng sasakyan na idinisenyo upang magbigay ng mataas na kasalukuyang. Ang pagkakataon ng supercapacitor na mapinsala dahil sa thermal ay medyo mababa.

Maaaring hawakan ng mga baterya ang singil para sa napakatagal na tagal ng panahon, ngunit para sa supercaps na paglabas ng sarili ay isang problema at hindi angkop para sa pag-iimbak ng enerhiya sa mahabang panahon.

Ngayon ang oras ng pagtatapos nito,

Kaya alin sa mga ito ang nakahihigit? Marahil wala sa kanila ang nakahihigit sa bawat isa. Ang mga baterya ay may mahusay na kakayahang dalhin ngunit, ang mga supercap ay may napakataas na rate ng pagsingil at paglabas. Sa pagtatapos ng araw depende ito sa application kung ano ang ginagamit namin at nagpapasya ito kung alin sa mga ito ang pinakaangkop.

Ipaalam sa amin sa seksyon ng komento, sa palagay mo ba balang araw ay papalitan ng mga supercapacitor ang mga baterya dahil sa mabilis na pag-unlad ng teknolohiya.