Supercapacitors — peranti, aplikasi praktikal, kelebihan dan kekurangan

Apakah supercapacitor

Supercapacitors atau supercapacitors menyerupai kapasitor elektrolitik biasa, walaupun ia berbeza daripada yang terakhir dalam kapasiti elektrik yang jauh lebih tinggi (kapasitor yang sangat besar). Dari segi sifatnya, ionistor ialah kacukan antara bateri dan kapasitor. Perantinya boleh digambarkan sebagai kapasitor dengan lapisan dua elektrik, bukan untuk apa-apa supercapacitor dipanggil EDLC — Electric Double Layer Capacitor dalam sumber bahasa Inggeris.

Kapasitor sedemikian berfungsi terima kasih kepada proses elektrokimia yang berlaku di dalamnya, dan bukan hanya disebabkan oleh medan elektrik yang disimpan dalam dielektrik antara plat, seperti dalam kapasitor konvensional. Tiada lapisan dielektrik klasik antara plat, dan plat itu sendiri diperbuat daripada bahan yang berbeza dalam pembawa cas daripada jenis yang bertentangan.

Setakat itu kemuatan kapasitor adalah berkadar terus dengan luas platnya; untuk mendapatkan kapasiti yang besar, perlu mempunyai kawasan plat yang luas. Atas sebab ini, elektrod supercapacitor biasanya diperbuat daripada karbon berbuih, yang memberikan kawasan "plat" yang sangat ketara.

Elektrod dipisahkan oleh pemisah dan berada dalam asid pepejal atau elektrolit alkali. Pemisah menghilangkan litar pintas antara elektrod. Elektrolit kristal rubidium, perak dan iodin memungkinkan untuk mencipta ionistor nyahcas sendiri berkapasiti tinggi, tahan terhadap suhu rendah.

Supercapacitors dengan rintangan dalaman yang rendah diperolehi, sebagai contoh, berdasarkan larutan asid sulfurik, tetapi voltan operasi supercapacitors tersebut terhad kepada 1 volt, di samping itu, penyelesaian sedemikian adalah toksik, jadi ia jarang digunakan.

Tindak balas elektrokimia dalam supercapacitor menyebabkan beberapa elektron meninggalkan elektrod, yang mengecas elektrod secara positif. Ion negatif ditarik oleh elektrolit ke elektrod bercas positif. Ini membentuk lapisan elektrik.

Akibatnya, cas supercapacitor disimpan pada antara muka antara karbon dan elektrolit, dan ketebalan lapisan elektrik yang dibentuk oleh kation dan anion hanya 1-5 nm, yang bersamaan dengan jarak yang sangat kecil antara plat kapasitor. . Ini menghasilkan kapasitansi ketara yang diukur dalam farad. Superkapasitor adalah kutub, oleh itu, apabila disambungkan ke litar, adalah perlu untuk memerhatikan kekutuban yang betul.

Penggunaan supercapacitors

Hari ini, superkapasitor sering ditemui dalam teknologi digital sebagai bekalan kuasa sandaran untuk mikropengawal, litar memori, cip CMOS, jam elektronik dan banyak lagi.

Apabila digunakan bersama-sama dengan bateri, superkapasitor juga boleh meningkatkan kecekapan dan membolehkan pengurangan berat dan saiz bateri, memberikan kuasa tambahan semasa beban puncak.

Berada dalam kedudukan pertengahan antara kapasitor dan bateri, superkapasitor boleh digunakan dalam pelbagai bidang: penyimpanan tenaga dalam sistem brek regeneratif, aplikasi kuasa rendah dan aplikasi pengecasan pantas (kilat, pemain, memori, dll.).

Masa depan mungkin termasuk peranti elektronik mudah alih, kereta elektrik dan apa sahaja yang menggunakan bateri hari ini, dengan kelebihan ia boleh dicas dalam beberapa minit. Superkapasitor juga amat diperlukan apabila sejumlah besar kitaran cas-nyahcas diperlukan dalam keadaan penggunaan kuasa jangka pendek.

Kami menyenaraikan hanya beberapa bidang penggunaan superkapasitor yang berjaya hari ini:

• tenaga angin,
• peralatan perubatan,
• bekalan kuasa berlebihan,
• rizab tenaga,
• penjanaan semula tenaga brek,
• makanan untuk elektronik pengguna dan peralatan dapur,
• menghidupkan LED dan penderia,
• ingatan sandaran,
• mengekalkan bekalan kuasa kunci elektronik,
• penstabilan voltan.

Kelebihan dan kekurangan

Kelemahan supercapacitors termasuk voltan operasi yang rendah (sehingga 2.7 volt setiap sel, yang membawa kepada keperluan untuk mengumpul supercapacitors dalam bateri) dan harga yang agak tinggi berbanding dengan bateri dan kapasitor.

Ciri-ciri positif superkapasitor: kelajuan mengecas dan menyahcas, sumber ratusan ribu kitaran, bebas penyelenggaraan, saiz dan berat yang kecil, kemudahan penggunaan, julat suhu operasi yang luas, hayat perkhidmatan yang panjang.

Lihat juga: Apakah perbezaan antara bateri dan kapasitor