Supercapacitors - aparato, praktikal na aplikasyon, mga pakinabang at disadvantages

Ano ang isang supercapacitor

Ang mga supercapacitor o supercapacitor ay kahawig ng mga ordinaryong electrolytic capacitor, bagaman naiiba sila sa huli sa mas mataas na kapasidad ng kuryente (napakalaking mga capacitor). Sa mga tuntunin ng mga katangian nito, ang isang ionistor ay isang krus sa pagitan ng isang baterya at isang kapasitor. Ang kanyang aparato ay maaaring inilarawan bilang isang kapasitor na may isang electric double layer, ito ay hindi para sa wala na supercapacitors ay tinatawag na EDLC — Electric Double Layer Capacitor sa English resources.

Ang ganitong kapasitor ay gumagana salamat sa mga proseso ng electrochemical na nagaganap dito, at hindi lamang dahil sa electric field na nakaimbak sa dielectric sa pagitan ng mga plato, tulad ng sa isang maginoo na kapasitor. Walang klasikal na dielectric na layer sa pagitan ng mga plato, at ang mga plato mismo ay gawa sa mga sangkap na naiiba sa mga carrier ng singil ng kabaligtaran na uri.

Sa lawak na kapasidad ng kapasitor ay direktang proporsyonal sa lugar ng mga plato nito; upang makakuha ng isang malaking kapasidad, kinakailangan na magkaroon ng isang malawak na lugar ng mga plato. Ito ay para sa kadahilanang ito na ang mga electrodes ng supercapacitor ay karaniwang gawa sa foamed carbon, na nagbibigay ng isang napaka makabuluhang lugar ng "mga plato".

Ang mga electrodes ay pinaghihiwalay ng isang separator at nasa isang solid acid o alkaline electrolyte. Ang separator ay nag-aalis ng isang maikling circuit sa pagitan ng mga electrodes. Ang mala-kristal na electrolyte ng rubidium, pilak at yodo ay ginagawang posible na lumikha ng mataas na kapasidad, mababang self-discharge ionistor, lumalaban sa mababang temperatura.

Ang mga supercapacitor na may mababang panloob na pagtutol ay nakuha, halimbawa, batay sa solusyon ng sulpuriko acid, ngunit ang operating boltahe ng naturang mga supercapacitor ay limitado sa 1 bolta, bilang karagdagan, ang mga naturang solusyon ay nakakalason, kaya bihira silang ginagamit.

Ang isang electrochemical reaction sa supercapacitor ay nagiging sanhi ng ilan sa mga electron na umalis sa mga electrodes, na positibong sinisingil ang mga electrodes. Ang mga negatibong ion ay naaakit ng electrolyte sa mga positibong sisingilin na mga electrodes. Ito ay bumubuo ng isang de-koryenteng layer.

Bilang resulta, ang singil ng supercapacitor ay naka-imbak sa interface sa pagitan ng carbon at electrolyte, at ang kapal ng electrical layer na nabuo ng mga cation at anion ay 1-5 nm lamang, na katumbas ng napakaliit na distansya sa pagitan ng mga capacitor plate. . Nagreresulta ito sa makabuluhang kapasidad na sinusukat sa farads. Ang supercapacitor ay polar, samakatuwid, kapag nakakonekta sa circuit, kinakailangan upang obserbahan ang tamang polarity.

Application ng supercapacitors

Sa ngayon, ang mga supercapacitor ay madalas na matatagpuan sa digital na teknolohiya bilang mga backup na power supply para sa mga microcontroller, memory circuit, CMOS chips, electronic na orasan, at higit pa.

Kapag ginamit kasabay ng mga baterya, maaari ding pataasin ng mga supercapacitor ang kahusayan at paganahin ang mga pagbawas sa bigat at laki ng mga baterya, na nagbibigay ng karagdagang kapangyarihan sa mga peak load.

Ang pagiging nasa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng mga capacitor at baterya, ang mga supercapacitor ay naaangkop sa iba't ibang larangan: pag-iimbak ng enerhiya sa mga regenerative braking system, mga application na mababa ang kapangyarihan at mga application na mabilis na nagcha-charge (kidlat, player, memorya, atbp.).

Ang hinaharap ay malamang na kasama ang mga portable na elektronikong aparato, mga de-koryenteng sasakyan at anumang bagay na tumatakbo sa mga baterya ngayon, na may kalamangan na maaari silang ma-charge sa ilang minuto. Ang mga supercapacitor ay kailangan din kapag ang isang malaking bilang ng mga siklo ng pag-charge-discharge ay kinakailangan sa ilalim ng mga kondisyon ng panandaliang paggamit ng kuryente.

Inilista lamang namin ang ilan sa mga lugar ng matagumpay na aplikasyon ng mga supercapacitor ngayon:

• enerhiya ng hangin,
• kagamitang medikal,
• labis na suplay ng kuryente,
• reserba ng enerhiya,
• pagbabagong-buhay ng enerhiya ng pagpepreno,
• pagkain para sa consumer electronics at mga kagamitan sa kusina,
• pinapagana ang mga LED at sensor,
• backup na memorya,
• pagpapanatili ng power supply ng mga electronic lock,
• pagpapapanatag ng boltahe.

Mga kalamangan at kahinaan

Ang mga disadvantages ng supercapacitors ay kinabibilangan ng isang mababang operating boltahe (hanggang sa 2.7 volts bawat cell, na humahantong sa pangangailangan upang mangolekta ng mga supercapacitor sa mga baterya) at isang medyo mataas na presyo kumpara sa mga baterya at capacitor.

Mga positibong katangian ng mga supercapacitor: bilis ng pag-charge at pagdiskarga, mapagkukunan ng daan-daang libong mga cycle, walang maintenance, maliit na sukat at timbang, kadalian ng paggamit, malawak na hanay ng mga temperatura ng operating, mahabang buhay ng serbisyo.

Tingnan din: Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng mga baterya at capacitor