Superkondensatorer — enhet, praktisk anvendelse, fordeler og ulemper

Hva er en superkondensator

Superkondensatorer eller superkondensatorer ligner vanlige elektrolytiske kondensatorer, selv om de skiller seg fra sistnevnte i en mye høyere elektrisk kapasitet (ekstremt store kondensatorer). Når det gjelder dens egenskaper, er en ionistor en krysning mellom et batteri og en kondensator. Enheten hans kan beskrives som en kondensator med et elektrisk dobbeltlag, det er ikke for ingenting at superkondensatorer kalles EDLC — Electric Double Layer Capacitor på engelske ressurser.

En slik kondensator fungerer takket være de elektrokjemiske prosessene som foregår i den, og ikke bare på grunn av det elektriske feltet som er lagret i dielektrikumet mellom platene, som i en konvensjonell kondensator. Det er ikke noe klassisk dielektrisk lag mellom platene, og selve platene er laget av stoffer forskjellige i ladningsbærere av motsatt type.

Til den grad at kapasitans til kondensatoren er direkte proporsjonal med arealet av platene; for å oppnå stor kapasitet, er det nødvendig å ha et omfattende område av platene. Det er av denne grunn at elektrodene til superkondensatoren vanligvis er laget av skummet karbon, noe som gir et veldig betydelig område med «plater».

Elektrodene er atskilt med en separator og er i en fast syre eller alkalisk elektrolytt. Separatoren eliminerer kortslutning mellom elektrodene. Den krystallinske elektrolytten av rubidium, sølv og jod gjør det mulig å lage høykapasitets ionistorer med lav selvutladning, motstandsdyktige mot lave temperaturer.

Superkondensatorer med lav indre motstand oppnås for eksempel på grunnlag av svovelsyreløsning, men driftsspenningen til slike superkondensatorer er begrenset til 1 volt, i tillegg er slike løsninger giftige, så de brukes sjelden.

En elektrokjemisk reaksjon i superkondensatoren får noen av elektronene til å forlate elektrodene, noe som lader elektrodene positivt. Negative ioner tiltrekkes av elektrolytten til de positivt ladede elektrodene. Dette danner et elektrisk lag.

Som et resultat blir ladningen til superkondensatoren lagret i grensesnittet mellom karbon og elektrolytt, og tykkelsen på det elektriske laget dannet av kationer og anioner er bare 1-5 nm, noe som tilsvarer en veldig liten avstand mellom kondensatorplatene . Dette resulterer i betydelig kapasitans målt i farad. Superkondensatoren er polar, derfor, når den er koblet til kretsen, er det nødvendig å observere riktig polaritet.

Påføring av superkondensatorer

I dag finnes superkondensatorer ofte i digital teknologi som reservestrømforsyninger for mikrokontrollere, minnekretser, CMOS-brikker, elektroniske klokker og mer.

Når de brukes sammen med batterier, kan superkondensatorer også øke effektiviteten og muliggjøre reduksjoner i vekt og størrelse på batterier, og gi ekstra kraft under toppbelastninger.

Ved å være i en mellomposisjon mellom kondensatorer og batterier, er superkondensatorer anvendelige på forskjellige områder: energilagring i regenerative bremsesystemer, laveffektapplikasjoner og hurtigladeapplikasjoner (lyn, spiller, minne, etc.).

Fremtiden vil sannsynligvis inkludere bærbare elektroniske enheter, elbiler og alt som går på batterier i dag, med fordelen at de kan lades på minutter. Superkondensatorer er også uunnværlige når det kreves et stort antall lade-utladingssykluser under forhold med kortsiktig strømforbruk.

Vi lister bare noen av områdene for vellykket bruk av superkondensatorer i dag:

• vindkraft,
• medisinsk utstyr,
• redundant strømforsyning,
• energireserve,
• regenerering av bremseenergi,
• mat for forbrukerelektronikk og kjøkkenapparater,
• driver med lysdioder og sensorer,
• backup minne,
• opprettholde strømforsyningen til elektroniske låser,
• spenningsstabilisering.

Fordeler og ulemper

Ulempene med superkondensatorer inkluderer en lav driftsspenning (opptil 2,7 volt per celle, noe som fører til behovet for å samle superkondensatorer i batterier) og en ganske høy pris sammenlignet med batterier og kondensatorer.

Positive egenskaper til superkondensatorer: lade- og utladningshastighet, ressurs på hundretusenvis av sykluser, vedlikeholdsfri, liten størrelse og vekt, brukervennlighet, bredt spekter av driftstemperaturer, lang levetid.

Se også: Hva er forskjellen mellom batterier og kondensatorer