- Mga Pakinabang ng Super-Capacitor o Ultra-Capacitor
- Mga enerhiya sa kapasitor
- Paggawa ng
- Konstruksiyon ng Supercapacitor Array
- Halimbawa
Ang capacitor ay isang dalawang-terminal passive na bahagi, na malawakang ginagamit sa electronics. Halos, bawat circuit na matatagpuan namin sa electronics, gumamit ng isa o higit pang mga capacitor para sa iba't ibang paggamit. Ang mga capacitor ay ang pinaka ginagamit na sangkap ng electronics pagkatapos ng resistors. Mayroon silang isang espesyal na kakayahang mag- imbak ng enerhiya. Mayroong iba't ibang mga uri ng mga capacitor na magagamit sa merkado, ngunit ang isa na kamakailan ay nakakakuha ng katanyagan at nangangako ng kapalit o kahalili ng mga baterya sa hinaharap, ay mga supercapacitor o kilala rin bilang ultracapacitors. Ang isang supercapacitor ay walang iba kundi isang mataas na kapasidad na capacitor na may mga halaga ng capacitance na mas mataas kaysa sa normal na mga capacitor ngunit mas mababa ang mga limitasyon ng boltahe. Maaari silang mag-imbak ng 10 hanggang 100 beses na mas maraming enerhiya bawat dami ng yunit o masa kaysa sa mga electrolytic capacitor, maaaring makatanggap at makapaghatid ng singil na mas mabilis kaysa mga baterya, at tiisin ang mas maraming mga pag-charge na naglalagay ng mga cycle kaysa sa mga rechargeable na baterya.
Ang Supercapacitors o Ultracapacitors ay isang bagong teknolohiya sa pag-iimbak ng enerhiya na mabuo sa modernong panahon. Ang mga supercapacitor ay nagbibigay ng makabuluhang mga pakinabang sa industriya at pang-ekonomiya
Ang capacitance ng isang capacitor ay sinusukat sa Farad (F), tulad ng.1uF (microfarad), 1mF (millifarad). Gayunpaman, habang ang mga mas mababang halaga na capacitor ay karaniwang sa mga electronics, magagamit din ang mga napakataas na halaga na capacitor, na nag-iimbak ng enerhiya sa mas mataas na density at magagamit sa napakataas na halaga ng capacitance, na maaaring saklaw sa Farad.
Sa imahe sa itaas, isang lokal na magagamit na 2.7V, 1Farad na sobrang kapasitor na imahe ay ipinapakita. Ang rating ng boltahe ay mas mababa ngunit ang kapasidad ng nasa itaas na kapasitor ay medyo mataas.
Mga Pakinabang ng Super-Capacitor o Ultra-Capacitor
Ang pangangailangan ng mga Supercapacitor ay tumataas araw-araw. Ang pangunahing dahilan para sa mabilis na pag-unlad at demand ay dahil sa maraming iba pang mga benepisyo ng Supercapacitors, ilan sa mga ito ang nakasaad sa ibaba:
- Nagbibigay ito ng napakahusay na buhay na humigit-kumulang na 1 milyon na mga cycle ng singil.
- Ang temperatura ng operating ay -50 degree hanggang 70 degree halos, na ginagawang angkop para magamit sa mga application ng consumer.
- Ang isang mataas na density ng lakas hanggang sa 50time, na nakamit ng mga baterya.
- Ang mga nakakapinsalang materyal, ang mga nakakalason na metal ay hindi bahagi ng proseso ng pagmamanupaktura ng Super Capacitors o Ultracapacitors na ginagawang sertipikado ito bilang sangkap na kinakailangan.
- Ito ay mas mahusay kaysa sa mga baterya.
- Hindi nangangailangan ng pagpapanatili kumpara sa mga baterya.
Nag-iimbak ang mga supercapacitor ng mga enerhiya sa larangan ng kuryente nito, ngunit sa kaso ng mga baterya, gumagamit sila ng mga compound ng kemikal upang mag-imbak ng mga enerhiya. Gayundin, dahil sa kakayahang mabilis na singilin at maalis, ang mga Supercapacitor ay dahan-dahang pumapasok sa merkado ng baterya. Mababang panloob na paglaban na may napakataas na kahusayan, walang gastos sa pagpapanatili, mas mataas na habang-buhay ay ang pangunahing dahilan para sa mataas na pangangailangan sa modernong merkado na may kaugnayan sa mapagkukunan ng kuryente.
Mga enerhiya sa kapasitor
Ang isang kapasitor store enerhiya sa anyo ng Q = C x V. Ang Q ay nangangahulugang Singilin sa Coulombs, C para sa kapasidad sa Farads at V para sa boltahe sa volts. Kaya, kung taasan natin ang capacitance ang nakaimbak na enerhiya Q ay tataas din.
Ang yunit ng capacitance ay Farad (F) na pinangalanan pagkatapos ng M. Faraday. Ang Farad ay ang capacitance unit patungkol sa coulomb / volt. Kung sasabihin namin ang isang kapasitor na may 1 Farad, pagkatapos ay lilikha ito ng isang potensyal na pagkakaiba-iba ng 1-volt sa pagitan ng mga plate nito depende sa pagsingil ng 1-coulomb.
Ang 1 Farad ay isang napakalaking halaga ng capacitor upang magamit bilang isang pangkalahatang elektronikong sangkap. Sa electronics, Pangkalahatan, microfarad to Pico farad capacitance ang ginagamit. Ang Microfarad ay tinukoy bilang uF (1 / 1,000,000 Farad o 10 -6 F), nano farad bilang nF (1 / 1,000,000,000 o 10 -9 F) at Pico farad bilang pF (1 / 1,000,000,000,000 o10 -12 F)
Kung ang halaga ay naging mas mataas, tulad ng mF sa ilang Farad (Pangkalahatan <10F), nangangahulugang ang kapasitor ay maaaring maghawak ng higit pang mga enerhiya sa pagitan ng mga plate nito, ang capacitor na iyon ay tinatawag bilang Ultra capacitor o Supercapacitor.
Ang mga enerhiya na nakaimbak sa isang kapasitor ay E = ½ CV 2 Joules. Ang E ay ang nakaimbak na enerhiya sa mga joule, ang C ay ang kapasidad sa Farad at ang V ay ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga plate.
Paggawa ng
Ang Supercapacitor ay isang electrochemical device. Kapansin-pansin, walang mga reaksyong kemikal na responsable na itabi ang mga de-koryenteng enerhiya nito. Mayroon silang natatanging konstruksyon, na may isang malaking conductive plate o elektrod, na malapit na matatagpuan sa isang napakaliit na lugar sa ibabaw. Ang pagtatayo nito ay kapareho ng isang electrolytic capacitor na may likido o basa na electrolyte sa pagitan ng mga electrode nito. Maaari mong malaman ang tungkol sa iba't ibang uri ng mga capacitor dito.
Ang Supercapacitor ay kumikilos bilang isang electrostatic aparato na nag-iimbak ng lakas na elektrikal nito bilang electric field sa pagitan ng conductive electrodes.
Ang mga electrode, Pula at asul, ay pinahiran ng dalawang panig. Karaniwan silang gawa sa grapayt na carbon sa anyo ng carbon nanotubes o gels o isang espesyal na uri ng conductive activated carbon.
Upang harangan ang malaking daloy ng electron sa pagitan ng mga electrode at pagpasa ng positibong ion, isang porous na membrane ng papel ang ginagamit. Pinaghihiwalay din ng lamad ng papel ang mga electrode. Tulad ng nakikita natin sa imahe sa itaas, ang porous na lamad ng papel ay matatagpuan sa gitna na may kulay na berde. Ang electrodes at separator ng papel ay pinapagbinhi ng likidong electrolyte. Ang aluminyo foil ay ginagamit bilang isang kasalukuyang kolektor na nagtatatag ng koneksyon sa kuryente.
Ang plate ng paghihiwalay at ang lugar ng mga plato ay responsable para sa halaga ng capacitance ng capacitor. Ang ugnayan ay maaaring maipakita bilang
Kung saan, ang Ɛ ay ang permittivity ng materyal na nasa pagitan ng mga plate
Ang A ay ang lugar ng plato
Ang D ay ang paghihiwalay sa pagitan ng mga plato
Kaya, sa kaso ng supercapacitor, ang ibabaw ng contact ay kinakailangan upang madagdagan, ngunit may isang limitasyon. Hindi namin maaaring taasan ang pisikal na hugis o sukat ng capacitor. Upang mapagtagumpayan ang limitasyon na ito ay ginagamit ang mga espesyal na uri ng electrolytes upang madagdagan ang kondaktibiti sa pagitan ng mga plato sa gayon pagtaas ng capacitance.
Ang mga supercapacitor na tinatawag ding dobleng layer capacitor. May dahilan sa likod nito. Napakaliit na paghihiwalay at malaking lugar sa ibabaw na gumagamit ng espesyal na electrolyte, ang layer ng ibabaw ng mga electrolytic ions ay bumubuo ng isang dobleng layer. Lumilikha ito ng dalawang konstruksyon ng capacitor, isa sa bawat carbon electrodes at pinangalanang isang double layer capacitor.
Ang mga konstruksyon na ito ay may sagabal. Ang boltahe sa kabuuan ng capacitor ay naging napakababang dahil sa boltahe ng agnas ng electrolyte. Ang boltahe ay lubos na nakasalalay sa materyal na electrolyte, maaaring limitahan ng materyal ang kapasidad ng pag-iimbak ng elektrikal na enerhiya ng kapasitor. Kaya, dahil sa mababang boltahe ng terminal, ang isang supercapacitor ay maaaring konektado sa serye upang mag-imbak ng elektrikal na singil sa isang kapaki-pakinabang na antas ng boltahe. Dahil dito, ang supecapacitor sa serye ay gumagawa ng mas mataas na boltahe kaysa sa dati at kahanay, ang capacitance ay naging mas malaki. Malinaw na mauunawaan ito sa ibaba ng diskarteng Supercapacitor Array Construction.
Konstruksiyon ng Supercapacitor Array
Upang maiimbak ang singil sa isang kapaki-pakinabang na kinakailangang boltahe, ang mga supercapacitor ay kailangang ikonekta sa serye. At para sa pagtaas ng capacitance dapat silang konektado sa parallel.
Tingnan natin ang pagbuo ng array ng Supercapacitor.
Sa imahe sa itaas, ang boltahe ng cell ng isang solong cell o kapasitor ay tinukoy bilang Cv, samantalang ang capacitance ng isang solong cell ay tinukoy bilang Cc. Ang saklaw ng boltahe ng isang supercapacitor ay mula sa 1V hanggang 3V, ang mga koneksyon sa serye ay nagdaragdag ng boltahe at mas maraming mga capacitor sa kahanay na nagdaragdag ng capacitance.
Kung nilikha namin ang array, ang boltahe sa serye ay magiging
Kabuuang boltahe = Cell Voltage (Cv) x Bilang ng mga hilera
At ang kapasidad sa kahanay ay magiging
Kabuuang capacitance = Cell Capacitance (Cc) x (Bilang ng Haligi / Bilang ng Hilera)
Halimbawa
Kailangan naming lumikha ng isang backup na aparato ng pag-iimbak, at para doon kinakailangan ang isang 2.5F super o supercapacitor na may 6V na rating.
Kung kailangan nating lumikha ng array gamit ang 1F capacitors na may 3V rating, kung gayon ano ang magiging laki ng array at dami ng mga capacitor?
Kabuuang boltahe = Cell Voltage x Hilera numero Pagkatapos, numero ng Hilera = 6/3 Hilera numero = 2
Ibig sabihin ng dalawang kapasitor sa serye ay magkakaroon ng 6V potensyal na pagkakaiba.
Ngayon, ang kapasidad, Kabuuang capacitance = Cell capacitance x (Column Number / Row Number) Pagkatapos, Coloumn number = (2.5 x 2) / 1
Kaya, kailangan namin ng 2 mga hilera at 5 haligi.
Bumuo tayo ng array,
Ang kabuuang enerhiya na nakaimbak sa array ay
Ang mga supercapacitor ay mahusay sa pag-iimbak ng enerhiya at kung saan kinakailangan ng mabilis na pagsingil o paglabas. Malawakang ginagamit ito bilang mga backup na aparato, kung saan kinakailangan ng pag-back up ng suplay ng kuryente o mabilis na paglabas. Ang mga ito ay karagdagang ginagamit sa Mga Printer, kotse at iba`t ibang mga potable electronics device.