Cách hoạt động của siêu tụ điện

Trong bài đăng này, chúng ta sẽ hiểu siêu tụ điện là gì, giống hoặc khác nhau gần như thế nào với tụ điện thông thường, nó được sử dụng ở đâu và chúng ta sẽ so sánh giữa pin và siêu tụ điện để tìm ra cái nào vượt trội hơn.

Hãy hiểu những điều cơ bản về một tụ điện thông thường.

Cách hoạt động của tụ điện bình thường

Tụ điện là một thành phần điện tử thụ động có thể lưu trữ một lượng nhỏ năng lượng tĩnh điện giữa vật liệu dẫn điện và điện môi xen kẽ.

Chúng ta có thể sạc và xả tụ điện với tốc độ nhanh do đặc tính này, chúng ta sử dụng chúng như bộ làm phẳng điện áp trong tất cả các mạch cung cấp điện.

Tất cả các tụ điện đều có một số thông số kỹ thuật được phủ trên thân, chẳng hạn như nhiệt độ hoạt động, điện áp hoạt động và giá trị của tụ điện thường nằm trong khoảng từ vài pico đến vài nghìn micro-farads.

Các tụ điện mà chúng ta thường tìm thấy trên các thiết bị điện tử tiêu dùng là gốm, polyester, giấy, v.v. Những loại tụ này thường có điện dung thấp trong khoảng từ pico-farad đến nhỏ hơn micro-farad.

Loại có điện dung cao hơn là loại điện phân, có điện dung từ 0,1uF đến vài nghìn microfarads.

Tụ điện tăng khả năng lưu trữ điện tích của nó bằng cách thêm một khăn giấy ngâm với một số chất điện phân hóa học làm chất điện môi và một trong hai bên là lá nhôm, như trong hình.

Chồng nhôm và mô được cuộn thành hình trụ và đặt vào khung nhôm. Đường kính của cuộn, chiều cao và độ dày của mô xác định các thông số khác nhau của tụ điện.

Các tụ điện phân cực, có nghĩa là nó có cực dương và cực âm và chúng ta không nên hoán đổi phân cực nguồn điện đầu vào cho tụ điện như chúng ta làm trên các loại tụ điện khác.

Cách hoạt động của siêu tụ điện

Siêu tụ điện còn được gọi là siêu tụ điện hoặc tụ điện hai lớp. Siêu tụ điện có khả năng lưu trữ điện tích khổng lồ và nó thường được đo bằng Farad (không có tiền tố micro hoặc pico hoặc nano).

Một siêu tụ điện có thể có từ vài Farads đến vài nghìn Farads. Không giống như tụ điện thông thường, siêu tụ điện có điện áp hoạt động thấp hơn, thường từ 2,5V đến 2,7V.

Chúng được kết nối theo cấu hình nối tiếp và song song để tăng thông lượng từ bộ tụ điện.
Các siêu tụ điện được sử dụng trong trường hợp pin không thể xử lý hiệu quả nhiệm vụ được giao, để phanh phục hồi tức thì trên xe. Động năng được chuyển thành năng lượng điện và được tích trữ trong một thời gian và được tái sử dụng để tăng tốc xe.

Cơ chế này cải thiện hiệu suất tổng thể của xe. Nhưng chỉ sử dụng pin, việc thu năng lượng không hiệu quả. Nhiều nhà sản xuất ô tô đang thử nghiệm siêu tụ điện kết hợp với pin và được báo cáo là đã cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống.

Siêu tụ điện có chu kỳ sạc và xả tốt hơn so với pin. Một pin lithium-ion điển hình được tìm thấy trong điện thoại thông minh của chúng tôi có khoảng 1000 chu kỳ sạc và xả, trong đó như một siêu tụ điện có hơn 1 triệu chu kỳ sạc và xả.

Pin suy giảm dung lượng hiệu dụng khi pin bị phóng điện dưới điện áp nhất định trong thời gian dài. Một siêu tụ điện không có giới hạn như vậy, nó có thể đạt đến 0 vôn.

Nhưng để bất kỳ tụ điện nào kéo dài thời gian như một năm hoặc lâu hơn mà không sạc cũng có thể làm giảm khả năng giữ điện tích của nó do một số phản ứng hóa học giữa các tấm của tụ điện.

Cấu tạo của siêu tụ điện:

Cấu tạo của siêu tụ điện về cơ bản giống như tụ điện thông thường, chỉ khác là loại vật liệu sử dụng và một số phương pháp được sử dụng để tăng khả năng tích trữ năng lượng.

Các siêu tụ điện có các tấm dẫn điện ở hai bên của bộ phân tách được ngâm trong chất điện phân và bộ phân tách là một vật liệu điện môi rất mỏng được làm từ nhựa hoặc cacbon hoặc giấy.

Tụ điện được làm rất mỏng so với tụ điện thông thường để tăng hiệu quả truyền ion giữa các tấm.

Các siêu tụ điện đôi khi được gọi là hai lớp, điều này là do khi các tấm ở hai bên tích điện, nó tạo ra điện tích ở hai bên của dải phân cách như trong hình.

Bây giờ bạn sẽ có một ý tưởng về siêu tụ điện và chức năng cơ bản của nó.

Pin so với Siêu tụ điện:

Hãy so sánh mật độ và trọng lượng năng lượng trong pin và siêu máy tính.

Lithium-ion và lithium-polymer có mật độ năng lượng cao nhất so với bất kỳ công nghệ pin thương mại nào khác. Đây là lý do tại sao điện thoại thông minh và các thiết bị điện tử cầm tay khác của chúng ta được chế tạo bằng li-ion / polymer.

Mật độ năng lượng của supercaps là khá thấp so với pin lithium, do đó nó chỉ lý tưởng cho các thiết bị không di động.

Supercaps rất tốt trong việc sạc và xả nhanh. Điều này không thể đạt được với pin do điện trở bên trong cao hơn trong tất cả các loại pin.

Nếu chúng tôi cố gắng xả pin vượt quá giới hạn hiện tại an toàn hơn của nó, chúng tôi có thể làm hỏng pin. Điều này là do pin có điện trở bên trong và tạo ra nhiệt. Nhiệt năng được tạo ra đủ để tạo ra thiệt hại không thể phục hồi đối với dung lượng pin.

Trong các supercaps, nội trở rất nhỏ, thậm chí còn nhỏ hơn nội trở trong một số ắc quy ô tô được thiết kế để cung cấp dòng điện cao. Khả năng siêu tụ điện bị hỏng do nhiệt là khá thấp.

Pin có thể sạc trong thời gian rất dài, nhưng đối với việc siêu viên pin tự xả là một vấn đề và không thích hợp để lưu trữ năng lượng trong thời gian dài.

Bây giờ là lúc kết thúc,

Vậy cái nào trong số chúng vượt trội hơn? Có lẽ không ai trong số họ vượt trội hơn nhau. Pin có tính di động cao nhưng, các siêu pin có tốc độ sạc và xả rất cao. Vào cuối ngày, nó phụ thuộc vào ứng dụng mà chúng ta sử dụng và điều này quyết định cái nào trong số chúng phù hợp nhất.

Hãy cho chúng tôi biết trong phần bình luận, bạn có nghĩ một ngày nào đó siêu tụ điện sẽ thay thế pin do công nghệ phát triển nhanh chóng.