ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ — อุปกรณ์ การใช้งานจริง ข้อดีและข้อเสีย

ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์คืออะไร

ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์หรือซุปเปอร์คาปาซิเตอร์มีลักษณะคล้ายกับตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าธรรมดา แม้ว่าพวกมันจะแตกต่างจากตัวหลังในด้านความจุไฟฟ้าที่สูงกว่ามาก (ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่มาก) ในแง่ของคุณสมบัติ ionistor เป็นลูกผสมระหว่างแบตเตอรี่และตัวเก็บประจุ อุปกรณ์ของเขาสามารถอธิบายได้ว่าเป็นตัวเก็บประจุที่มีสองชั้นไฟฟ้า ไม่ใช่เพื่ออะไรที่เรียกว่าซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ EDLC - ตัวเก็บประจุไฟฟ้าสองชั้นในแหล่งข้อมูลภาษาอังกฤษ

ตัวเก็บประจุดังกล่าวทำงานด้วยกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในนั้น ไม่ใช่เพียงเพราะสนามไฟฟ้าที่เก็บไว้ในไดอิเล็กตริกระหว่างแผ่นเหมือนในตัวเก็บประจุทั่วไป ไม่มีชั้นอิเล็กทริกแบบคลาสสิกระหว่างเพลต และตัวเพลตเองก็ทำมาจากสารต่างๆ ในตัวพาประจุชนิดตรงข้ามกัน

ถึงขนาดที่ ความจุของตัวเก็บประจุ เป็นสัดส่วนโดยตรงกับพื้นที่ของจาน เพื่อให้ได้ความจุขนาดใหญ่จำเป็นต้องมีพื้นที่กว้างขวางของแผ่น ด้วยเหตุนี้อิเล็กโทรดของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์จึงมักทำจากโฟมคาร์บอนซึ่งให้พื้นที่ที่สำคัญมากของ "เพลต"

อิเล็กโทรดถูกแยกออกจากกันโดยตัวแยกและอยู่ในอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นกรดหรือด่างที่เป็นของแข็ง ตัวคั่นช่วยลดการลัดวงจรระหว่างอิเล็กโทรด อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นผลึกของรูบิเดียม เงิน และไอโอดีนทำให้สามารถสร้างไอออนอิออนที่มีความจุสูงและมีการปลดปล่อยตัวเองต่ำ ทนทานต่ออุณหภูมิต่ำ

ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ที่มีความต้านทานภายในต่ำจะได้รับมา เช่น บนพื้นฐานของสารละลายกรดซัลฟิวริก แต่แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ดังกล่าวจำกัดอยู่ที่ 1 โวลต์ นอกจากนี้ สารละลายดังกล่าวยังเป็นพิษ ดังนั้นจึงไม่ค่อยได้ใช้

ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าในซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ทำให้อิเลคตรอนบางส่วนออกจากอิเล็กโทรด ซึ่งประจุอิเล็กโทรดเป็นบวก ไอออนลบจะถูกดึงดูดโดยอิเล็กโทรไลต์ไปยังอิเล็กโทรดที่มีประจุบวก นี่เป็นชั้นไฟฟ้า

เป็นผลให้ประจุของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ถูกเก็บไว้ที่ส่วนต่อประสานระหว่างคาร์บอนและอิเล็กโทรไลต์ และความหนาของชั้นไฟฟ้าที่เกิดจากไอออนบวกและประจุลบจะอยู่ที่ 1-5 นาโนเมตรเท่านั้น ซึ่งเทียบเท่ากับระยะห่างระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุที่น้อยมาก . ซึ่งส่งผลให้มีความจุที่สำคัญที่วัดได้ในหน่วยฟารัด supercapacitor มีขั้ว ดังนั้นเมื่อเชื่อมต่อกับวงจรจำเป็นต้องสังเกตขั้วที่ถูกต้อง

การประยุกต์ใช้ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์

ทุกวันนี้ ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์มักพบในเทคโนโลยีดิจิทัลในฐานะแหล่งจ่ายไฟสำรองสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ วงจรหน่วยความจำ ชิป CMOS นาฬิกาอิเล็กทรอนิกส์ และอื่นๆ

เมื่อใช้ร่วมกับแบตเตอรี่ ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ยังสามารถเพิ่มประสิทธิภาพและช่วยลดน้ำหนักและขนาดของแบตเตอรี่ ทำให้มีพลังงานเพิ่มเติมในช่วงโหลดสูงสุด

ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์อยู่ในตำแหน่งกึ่งกลางระหว่างตัวเก็บประจุและแบตเตอรี่ ใช้งานได้หลากหลายด้าน: การเก็บพลังงานในระบบเบรกแบบจ่ายพลังงานใหม่ แอพพลิเคชั่นพลังงานต่ำ และแอพพลิเคชั่นชาร์จเร็ว (ฟ้าผ่า เครื่องเล่น หน่วยความจำ ฯลฯ)

อนาคตมีแนวโน้มว่าจะรวมถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา รถยนต์ไฟฟ้า และอะไรก็ตามที่ทำงานด้วยแบตเตอรี่ในทุกวันนี้ โดยมีข้อดีคือสามารถชาร์จได้ภายในไม่กี่นาที ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ยังขาดไม่ได้เมื่อต้องการวงจรการคายประจุจำนวนมากภายใต้เงื่อนไขการใช้พลังงานในระยะสั้น

เราแสดงเฉพาะบางพื้นที่ของการประยุกต์ใช้ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ที่ประสบความสำเร็จในปัจจุบัน:

• พลังงานลม,
• อุปกรณ์ทางการแพทย์,
• แหล่งจ่ายไฟสำรอง,
• พลังงานสำรอง,
• การฟื้นฟูพลังงานจากการเบรก,
• อาหารสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าและเครื่องใช้ในครัว
• เปิดไฟ LED และเซ็นเซอร์
• หน่วยความจำสำรอง,
• การบำรุงรักษาแหล่งจ่ายไฟของล็อคอิเล็กทรอนิกส์
• เสถียรภาพแรงดันไฟฟ้า

ข้อดีและข้อเสีย

ข้อเสียของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์รวมถึงแรงดันไฟฟ้าต่ำ (สูงถึง 2.7 โวลต์ต่อเซลล์ซึ่งนำไปสู่ความจำเป็นในการรวบรวมซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ในแบตเตอรี่) และราคาที่ค่อนข้างสูงเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่และตัวเก็บประจุ

คุณสมบัติเชิงบวกของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์: ความเร็วในการชาร์จและคายประจุ, ทรัพยากรหลายแสนรอบ, ไม่ต้องบำรุงรักษา, ขนาดและน้ำหนักที่เล็ก, ใช้งานง่าย, อุณหภูมิในการทำงานที่หลากหลาย, อายุการใช้งานที่ยาวนาน

ดูสิ่งนี้ด้วย: ความแตกต่างระหว่างแบตเตอรี่และตัวเก็บประจุคืออะไร