Một phần tử thụ động đơn giản có thể lưu trữ năng lượng điện , khi nguồn điện áp đặt vào gọi là tụ điện. Nó có một khả năng hoặc khả năng lưu trữ năng lượng điện bằng cách tạo ra sự khác biệt tiềm năng trên các tấm của nó và nó hoạt động giống như một bộ sạc có thể sạc lại ắc quy . Tụ điện gồm hai bản dẫn điện song song, không nối tiếp với nhau. Các tấm được ngăn cách bởi một vật liệu cách điện gọi là Di Electro, là giấy sáp, gốm, nhựa mica hoặc gel lỏng. Do vật liệu cách nhiệt này, Dòng điện một chiều không thể chảy qua tụ điện. Nó chặn dòng điện và tụ điện tích điện đến điện áp cung cấp và hoạt động như một chất cách điện. Khi mắc tụ điện trong mạch điện xoay chiều thì dòng điện chạy thẳng qua tụ điện không có khối nào. Đặc tính điện của tụ điện là điện dung và nó được đo bằng Farads (F). Tùy thuộc vào chất điện môi mà điện dung của tụ điện khác nhau. Có một tụ điện có dung lượng lưu trữ cao nhất. Một trong số đó là một siêu tụ điện. Bài viết này thảo luận tổng quan về siêu tụ điện.
Siêu tụ điện là gì?
Định nghĩa: Siêu tụ điện còn được gọi là siêu tụ điện hoặc dung lượng cao tụ điện hoặc tụ điện hai lớp có thể tích trữ năng lượng lớn gấp gần 10 đến 100 lần so với tụ hóa. Nó được ưa chuộng rộng rãi hơn pin vì khả năng sạc nhanh hơn và cung cấp năng lượng nhanh hơn. Nó có nhiều chu kỳ sạc và xả hơn so với pin sạc. Chúng được phát triển trong thời hiện đại vì lợi ích kinh tế và công nghiệp. Điện dung của tụ điện này cũng được đo bằng Farad’s (F). Ưu điểm chính của tụ điện này là hiệu quả và khả năng lưu trữ năng lượng cao.
siêu tụ điện
Siêu tụ điện hoạt động
Tương tự như tụ điện thường, siêu tụ điện cũng có hai bản cực song song với diện tích lớn hơn. Nhưng sự khác biệt là, khoảng cách giữa các tấm nhỏ. Các tấm được tạo thành từ kim loại và ngâm trong chất điện phân. Các tấm được ngăn cách bởi một lớp mỏng gọi là chất cách điện.
ký hiệu siêu tụ điện
Khi các điện tích trái dấu được hình thành trên cả hai mặt của chất cách điện , một lớp điện kép được hình thành và các tấm được tích điện. Do đó, siêu tụ điện được tích điện và có điện dung cao hơn. Các tụ điện này được sử dụng để cung cấp công suất cao và cho phép dòng tải cao với điện trở thấp. Giá thành của siêu tụ điện cao vì điện dung nạp và xả cao.
Một lớp điện kép được tạo ra khi các tấm được thay đổi và các điện tích trái dấu được hình thành trên cả hai mặt của tấm. Do đó, siêu tụ điện còn được gọi là tụ điện hai lớp hoặc hai lớp điện tụ điện (EDLC’S). Khi diện tích các bản tụ tăng lên và giảm khoảng cách giữa các bản tụ thì điện dung của tụ điện tăng.
siêu tụ điện hoạt động
Khi siêu tụ điện không được sạc, tất cả các điện tích được phân phối ngẫu nhiên trong tế bào. Khi siêu tụ điện được tích điện, tất cả các điện tích dương bị hút về cực âm và các điện tích âm bị hút về cực dương. Nói chung, siêu tụ điện có điện dung 420F, sạc và xả hiện tại 4-2Amps với nhiệt độ phòng là -22 độ C.
Làm thế nào để sạc một siêu tụ điện?
Siêu tụ điện có khả năng tự phóng điện và chu kỳ sạc - xả không giới hạn. Các loại tụ điện này có thể hoạt động với điện áp thấp (2-3 vôn) và có thể mắc nối tiếp để tạo ra điện áp cao, được sử dụng trong các thiết bị mạnh. Nó có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn và giải phóng ngay lập tức và nhanh hơn khi so sánh với pin.
Khi tụ điện này được kết nối với mạch điện hoặc nguồn điện áp một chiều, các bản là các điện tích và các điện tích trái dấu được hình thành ở cả hai phía của tấm phân cách, chúng tạo thành một tụ điện hai lớp.
Để sạc siêu tụ điện, nối cực dương của nguồn điện áp với cực dương của siêu tụ điện và cực âm của nguồn điện áp được nối với cực âm của siêu tụ điện.
Nếu siêu tụ điện được kết nối với nguồn điện áp 15 vôn, thì nó sẽ sạc lên đến 15 vôn. Khi điện áp tăng lên vượt quá nguồn điện áp đặt vào, siêu tụ điện có thể bị hỏng. Vì vậy, điện trở được mắc nối tiếp với nguồn điện áp và tụ điện để giảm lượng dòng điện chạy qua tụ điện và nó không bị hỏng.
Nguồn cung cấp dòng điện không đổi và nguồn cung cấp điện áp hạn chế phù hợp với siêu tụ điện. Khi tăng dần hiệu điện thế thì cường độ dòng điện chạy qua tụ thay đổi. Ở chế độ sạc đầy, dòng điện giảm theo mặc định.
Pin siêu tụ điện Vs
Pin được sử dụng rộng rãi với khối lượng và trọng lượng cụ thể, cũng có mật độ năng lượng tốt hơn. Siêu tụ điện là tụ điện dung lượng lớn với mật độ công suất lớn. Khi so sánh với pin, siêu tụ điện có khả năng sạc-xả nhanh, có thể xử lý nhiệt độ thấp-cao, độ tin cậy cao và trở kháng thấp.
Giá thành của pin thấp trong khi chi phí của siêu tụ điện cao. Siêu tụ điện có khả năng tự phóng điện. Trong pin, điện áp hoạt động xác định chế độ sạc và xả. Trong siêu tụ điện, điện áp cho phép phụ thuộc vào loại vật liệu điện môi được sử dụng giữa các bản cực. Và chất điện phân trong tụ điện cũng có thể làm tăng điện dung.
Pin có sẵn ở dạng pin axit-chì, Ni-MH, Li-Po, Li-ion, LMP, v.v. Siêu tụ điện có sẵn với chất điện phân hữu cơ, chất điện phân dạng nước, chất lỏng ion, lai, và siêu tụ điện giả. Pin được sử dụng để lưu trữ một lượng lớn năng lượng và siêu tụ điện được sử dụng để cung cấp mật độ năng lượng cao.
Biến tần năng lượng mặt trời sử dụng siêu tụ điện
Các biến tần năng lượng mặt trời rất hữu ích cho nông dân trong việc tưới tiêu, làm hàng rào, v.v. Bộ biến tần năng lượng mặt trời sử dụng các tấm năng lượng mặt trời và năng lượng mặt trời thu được từ các tấm này được lưu trữ vào pin. Hệ thống biến tần năng lượng mặt trời hoàn chỉnh có nút ON / OFF để điều khiển việc sạc pin theo mục đích của người nông dân.
năng lượng mặt trời-biến tần-sử dụng-siêu tụ điện
Sơ đồ khối của bộ nghịch lưu năng lượng mặt trời sử dụng siêu tụ chứa,
- Bảng điều khiển năng lượng mặt trời
- Máy phát xung
- Thiết lập máy biến áp
- MOSFET
- BẬT / TẮT chuyển đổi
- Siêu tụ điện và
- Pin có thể sạc lại
Khi các dây dẫn pin được kết nối với xung máy phát điện và đến lượt MOSFET, nó có khả năng tạo ra các xung BẬT / TẮT ở các tần số khác nhau. Các xung được cung cấp cho bước lên máy biến áp để có được điện áp xoay chiều thấp. Điện áp xoay chiều này được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau trong quá trình canh tác. Siêu tụ điện được sử dụng trong toàn bộ quá trình để phân bổ công suất cao, để sạc nhanh và lưu trữ năng lượng mặt trời cũng như tăng tuổi thọ của pin.
Năng lượng đầu ra của các tấm mặt trời có thể được tăng lên bằng cách tăng kích thước của các tấm mặt trời.
Các ứng dụng
Các ứng dụng của siêu tụ điện bao gồm những điều sau đây.
- Để cung cấp công suất cao và thu hẹp khoảng cách công suất
- Ứng dụng công nghiệp và điện tử
- Được sử dụng trong tuabin gió, xe điện và xe hybrid
- Phanh tái tạo để giải phóng sức mạnh khi tăng tốc
- Để khởi động nguồn trong hệ thống dừng khởi động
- Điều chỉnh điện áp trong lưới năng lượng
- Để nắm bắt và hỗ trợ nguồn điện khi tải thấp hơn và tải nâng lên
- Sao lưu nguồn ở trạng thái xả nhanh.
Câu hỏi thường gặp
1). Siêu tụ điện có thể thay thế pin không?
Để cung cấp mật độ năng lượng cao và cho mục đích sạc đơn giản và nhanh nhất, các siêu tụ điện có thể thay thế pin.
2). Một siêu tụ điện có thể tích trữ bao nhiêu năng lượng?
Siêu tụ lưu trữ lượng năng lượng tối đa 22,7 jun cho nguồn cung cấp 5,5 volt. Nó lưu trữ năng lượng nhiều hơn 10-100 lần trên một đơn vị khối lượng hoặc thể tích khi so sánh với tụ điện
3). Sự khác biệt giữa pin và siêu tụ điện là gì?
Pin được sử dụng để lưu trữ năng lượng cao và siêu tụ điện có mật độ năng lượng cao.
Siêu tụ điện được sử dụng để lưu trữ và giải phóng năng lượng nhanh chóng trong khi pin lưu trữ năng lượng trong thời gian dài hơn.
4). Một siêu tụ điện có thể giữ điện tích trong bao lâu?
Thời gian sạc của siêu tụ điện là 1-10 giây so với 10-60 phút để sạc đầy pin. Nó cung cấp 10.000W / kg với chu kỳ sạc-xả không giới hạn.
5). Tại sao không sử dụng tụ điện thay vì pin?
Tụ điện lưu trữ năng lượng điện và có hàng nghìn chu kỳ sạc-xả. Pin không đổi khi nó phóng ở dòng điện không đổi và có công suất phát không đổi. Trong khi điện áp của tụ điện giảm tuyến tính ở một dòng điện không đổi, sản lượng điện cũng giảm. Vì vậy, tụ điện không thể được thay thế bằng pin. Mạch điều chỉnh điện áp dùng để thay tụ điện bằng pin.
Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về siêu tụ điện . Chúng được sử dụng trong điện tử cũng như các ứng dụng công nghiệp. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, chức năng của một siêu tụ điện là gì?
