- Fordeler med Super-kondensator eller Ultra-kondensator
- Energier i kondensator
- Konstruksjon av
- Supercapacitor Array konstruksjon
- Eksempel
Kondensatoren er en to-terminal passiv komponent, som er mye brukt i elektronikk. Nesten, hver krets vi finner i elektronikk, bruker en eller flere kondensatorer til forskjellig bruk. Kondensatorer er den mest brukte elektronikkomponenten etter motstander. De har en spesiell evne til å lagre energi. Det finnes forskjellige typer kondensatorer tilgjengelig i markedet, men en som nylig blir populær og lover å bytte ut eller et alternativ til batterier i fremtiden, er superkondensatorer eller også kjent som ultrakondensatorer. En superkondensator er ingenting annet enn en kondensator med høy kapasitet med kapasitansverdier som er mye høyere enn normale kondensatorer, men med lavere spenningsgrenser. De kan lagre 10 til 100 ganger mer energi per volumsenhet eller masse enn elektrolytiske kondensatorer, kan motta og levere ladning mye raskere enn batterier, og tåler flere ladesladdingssykluser enn oppladbare batterier.
Supercapacitors eller Ultracapacitors er en ny energilagringsteknologi som er utviklet tungt i moderne tid. Superkondensatorer gir betydelige industrielle og økonomiske fordeler
Kapasitansen til en kondensator måles i Farad (F), som.1uF (microfarad), 1mF (millifarad). Imidlertid, mens kondensatorer med lavere verdi er ganske vanlige i elektronikk, er det også veldig høyverdige kondensatorer tilgjengelig, som lagrer energi i mye mer høy tetthet og tilgjengelig i veldig høy kapasitansverdi, varierte i Farad sannsynlig.
På bildet ovenfor vises et lokalt tilgjengelig 2.7V, 1Farad superkondensatorbilde. Spenningen er mye lavere, men kapasitansen til kondensatoren ovenfor er ganske høy.
Fordeler med Super-kondensator eller Ultra-kondensator
Etterspørselen fra Supercapacitors øker dag for dag. Hovedårsaken til den raske utviklingen og etterspørselen skyldes mange andre fordeler med Supercapacitors, få av dem er oppgitt nedenfor:
- Det gir en veldig god levetid på ca. 1 million ladesykluser.
- Driftstemperaturen er nesten -50 til 70 grader, noe som gjør den egnet til bruk i forbrukerapplikasjoner.
- En høy effekttetthet opptil 50 ganger, som oppnås med batterier.
- Skadelige materialer, giftige metaller er ikke den delen av produksjonsprosessen for superkondensatorer eller ultrakondensatorer som gjør den sertifisert som engangskomponent.
- Det er mer effektivt enn batterier.
- Krever ikke noe vedlikehold sammenlignet med batterier.
Superkondensatorer lagrer energi i sitt elektriske felt, men i tilfelle batterier bruker de kjemiske forbindelser til å lagre energi. På grunn av sin evne til å lade raskt og ut, kommer Supercapacitors sakte inn i batterimarkedet. Lav intern motstand med veldig høy effektivitet, ingen vedlikeholdskostnader, høyere levetid er hovedårsaken til dens høye etterspørsel i det moderne strømkilderelaterte markedet.
Energier i kondensator
En kondensator lagrer energi i form av Q = C x V. Q står for Charge in Coulombs, C for capacitance in Farads og V for voltage in volt. Så hvis vi øker kapasitansen, vil den lagrede energien Q også øke.
Enheten til kapasitans er Farad (F) som er oppkalt etter M. Faraday. Farad er kapasitansenheten med hensyn til coulomb / volt. Hvis vi sier en kondensator med 1 Farad, vil den skape en 1-volts potensialforskjell mellom platene avhengig av 1-coulomb-ladningen.
1 Farad er en meget stor verdikondensator å bruke som en generell elektronisk komponent. I elektronikk brukes generelt mikrofarad til Pico farad kapasitans. Mikrofarad er betegnet som uF (1 / 1.000.000 Farad eller 10 -6 F), nano-farad som nF (1 / milliard eller 10 -9 F) og Pico farad som pF (en / 1,000,000,000,000 OR10 -12 F)
Hvis verdien blir mye høyere, som mF for få Farads (generelt <10F), betyr kondensatoren at den kan holde mye mer energi mellom platene, den kondensatoren kalles Ultra kondensator eller Supercapacitor.
Energiene som er lagret i en kondensator er E = ½ CV 2 Joule. E er den lagrede energien i joule, C er kapasitansen i Farad og V er potensialforskjellen mellom platene.
Konstruksjon av
Superkondensator er et elektrokjemisk apparat. Interessant, det er ingen kjemiske reaksjoner som er ansvarlige for å lagre den elektriske energien. De har en unik konstruksjon, med en stor ledende plate eller elektrode, som ligger tett med et veldig lite overflateareal. Dens konstruksjon er den samme som en elektrolytisk kondensator med en væske eller våt elektrolytt mellom elektrodene. Du kan lære om forskjellige typer kondensatorer her.
Superkapacitor fungerer som en elektrostatisk enhet som lagrer sin elektriske energi som det elektriske feltet mellom de ledende elektrodene.
Elektrodene, rød og blå, er belagt med dobbeltsidig. De er vanligvis laget av grafittkarbon i form av karbonnanorør eller geler eller en spesiell type ledende aktiverte karbonatomer.
For å blokkere den store elektronstrømmen mellom elektrodene og passere det positive ionet, brukes en porøs papirmembran. Papirmembranen skiller også elektrodene. Som vi kan se på bildet ovenfor, ligger den porøse papirmembranen i midten som er grønn i fargen. Elektrodene og papirutskilleren er impregnert med den flytende elektrolytten. Aluminiumsfolien brukes som en strømoppsamler som etablerer den elektriske forbindelsen.
Separasjonsplaten og arealet av platene er ansvarlige for kondensatorens kapasitansverdi. Forholdet kan betegnes som
Hvor, Ɛ er permittiviteten til materialet som er tilstede mellom platene
A er området på platen
D er skillet mellom platene
Så, i tilfelle superkondensator, må kontaktflaten økes, men det er en begrensning. Vi kan ikke øke kondensatorens fysiske form eller størrelse. For å overvinne denne begrensningen, brukes spesielle typer elektrolytter for å øke ledningsevnen mellom platene og dermed øke kapasitansen.
Superkondensatorene også kalt som dobbeltlagskondensator. Det ligger en grunn bak. Svært liten separasjon og stort overflateareal ved bruk av spesiell elektrolytt, overflatelaget av elektrolytiske ioner danner et dobbeltlag. Det skaper to kondensatorkonstruksjoner, en ved hver karbonelektrode og kalt en dobbeltlagskondensator.
Disse konstruksjonene har en ulempe. Spenningen over kondensatoren ble veldig lav på grunn av nedbrytningsspenningen til elektrolytten. Spenningen er sterkt avhengig av elektrolyttmaterialet, materialet kan begrense kondensatorens lagringskapasitet for elektrisk energi. På grunn av den lave terminalspenningen kan en superkapasitor kobles i serie for å lagre elektrisk ladning på et nyttig spenningsnivå. På grunn av dette produserer supekondensatoren i serie høyere spenning enn vanlig, og parallelt ble kapasitansen større. Det kan forstås tydelig av Supercapacitor Array Construction-teknikken nedenfor.
Supercapacitor Array konstruksjon
For å lagre ladning med en nødvendig nødvendig spenning, må superkondensatorer kobles i serie. Og for å øke kapasitansen, bør de kobles parallelt.
La oss se matrisekonstruksjonen til Supercapacitor.
I bildet ovenfor er cellespenningen til en enkelt celle eller kondensator betegnet som Cv, mens kapasitansen til en enkelt celle er betegnet som Cc. Spenningsområdet til en superkondensator er fra 1V til 3V, seriekoblingene øker spenningen og flere kondensatorer øker kapasitansen parallelt.
Hvis vi lager matrisen, vil spenningen i serie være
Total spenning = Cellespenning (Cv) x Antall rader
Og kapasitansen parallelt vil være
Total kapasitans = Cellekapasitans (Cc) x (Antall kolonne / antall rad)
Eksempel
Vi må lage en lagringsenhet for sikkerhetskopi, og for det kreves en 2,5F super eller superkondensator med 6V-klassifisering.
Hvis vi trenger å lage matrisen ved hjelp av 1F kondensatorer med 3V-klassifisering, hva blir deretter størrelsen på størrelsen og mengden kondensatorer?
Total spenning = Cellespenning x Radnummer Deretter Radnummer = 6/3 Radnummer = 2
Betyr to kondensatorer i serie vil ha en 6V potensiell forskjell.
Nå, kapasitansen, Total kapasitans = Cellekapasitans x (Kolonnetall / radnummer) Deretter Kolumntall = (2,5 x 2) / 1
Så vi trenger to rader og 5 kolonner.
La oss konstruere matrisen,
Den totale energien som er lagret i matrisen er
Superkondensatorer er gode til å lagre energi og der det er behov for rask lading eller utlading. Den brukes mye som backupenheter, der det er behov for sikkerhetskopiering av strømforsyning eller rask utlading. De brukes videre i skrivere, biler og forskjellige drikkbare elektroniske enheter.