- Kelebihan Kapasitor Super atau Kapasitor Ultra
- Tenaga dalam kapasitor
- Pembinaan
- Pembinaan Supercapacitor Array
- Contohnya
Kapasitor adalah komponen pasif dua terminal, yang banyak digunakan dalam elektronik. Hampir, setiap litar yang kita dapati dalam elektronik, menggunakan satu atau lebih kapasitor untuk pelbagai penggunaan. Kapasitor adalah komponen elektronik yang paling banyak digunakan selepas perintang. Mereka mempunyai kemampuan khas untuk menyimpan tenaga. Terdapat pelbagai jenis kapasitor yang tersedia di pasaran, tetapi yang baru-baru ini semakin popular dan menjanjikan penggantian atau alternatif bateri di masa depan, adalah supercapacitors atau juga dikenal sebagai ultracapacitors. Supercapacitor tidak lain hanyalah kapasitor berkapasiti tinggi dengan nilai kapasitansi jauh lebih tinggi daripada kapasitor biasa tetapi had voltan lebih rendah. Mereka dapat menyimpan 10 hingga 100 kali lebih banyak tenaga per unit isipadu atau jisim daripada kapasitor elektrolitik, dapat menerima dan menyampaikan cas lebih cepat daripada bateri, dan bertolak ansur dengan lebih banyak kitaran pengecasan daripada bateri yang boleh dicas semula.
Supercapacitors atau Ultracapacitors adalah teknologi penyimpanan tenaga baru yang banyak dikembangkan pada zaman moden. Supercapacitors memberikan faedah industri dan ekonomi yang besar
Kapasiti kapasitor diukur dalam Farad (F), seperti.1uF (mikrofarad), 1mF (milifarad). Walau bagaimanapun, sementara kapasitor dengan nilai yang lebih rendah cukup umum dalam elektronik, kapasitor bernilai tinggi juga tersedia, yang menyimpan tenaga dalam ketumpatan yang jauh lebih tinggi dan tersedia dalam nilai kapasitansi yang sangat tinggi, berkisar di Farad kemungkinan.
Dalam gambar di atas, gambar kapasitor super 2.7V, 1Farad yang tersedia ditunjukkan. Peringkat voltan jauh lebih rendah tetapi kapasitansi kapasitor di atas agak tinggi.
Kelebihan Kapasitor Super atau Kapasitor Ultra
Permintaan Supercapacitors meningkat dari hari ke hari. Sebab utama perkembangan dan permintaan yang pesat adalah kerana banyak kelebihan lain dari Supercapacitors, beberapa di antaranya dinyatakan di bawah:
- Ia memberikan kehidupan yang sangat baik iaitu sekitar 1 juta kitaran caj.
- Suhu operasi hampir -50 darjah hingga 70 darjah hampir, yang menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam aplikasi pengguna.
- Ketumpatan kuasa tinggi hingga 50 kali, yang dicapai oleh bateri.
- Bahan berbahaya, logam toksik bukan merupakan bahagian proses pembuatan Super Capacitors atau Ultracapacitors yang menjadikannya diperakui sebagai komponen sekali pakai.
- Ia lebih cekap daripada bateri.
- Tidak memerlukan penyelenggaraan berbanding dengan bateri.
Supercapacitors menyimpan tenaga di medan elektriknya, tetapi sekiranya bateri, mereka menggunakan sebatian kimia untuk menyimpan tenaga. Juga, kerana kemampuannya mengecas dan melepaskan cepat, Supercapacitors perlahan-lahan memasuki pasar bateri. Rintangan dalaman yang rendah dengan kecekapan yang sangat tinggi, tanpa kos penyelenggaraan, jangka hayat yang lebih tinggi adalah sebab utama permintaannya yang tinggi di pasaran berkaitan sumber tenaga moden.
Tenaga dalam kapasitor
A tenaga kedai kapasitor dalam bentuk Q = C x V. Q bermaksud Charge in Coulombs, C untuk kapasitansi dalam Farads dan V untuk voltan dalam volt. Jadi, jika kita meningkatkan kapasitansi, tenaga Q yang disimpan juga akan meningkat
Unit kapasitansi adalah Farad (F) yang dinamai M. Faraday. Farad adalah unit kapasitansi berkenaan dengan coulomb / volt. Sekiranya kita mengatakan kapasitor dengan 1 Farad, maka ia akan mewujudkan perbezaan potensi 1 volt antara platnya bergantung pada cas 1-coulomb.
1 Farad adalah kapasitor nilai yang sangat besar untuk digunakan sebagai komponen elektronik umum. Dalam elektronik, Secara amnya, kapasiti mikrofarad ke Pico farad digunakan. Microfarad dilambangkan sebagai uF (1 / 1,000,000 Farad atau 10 -6 F), nano farad sebagai nF (1 / 1,000,000,000 atau 10 -9 F) dan Pico farad sebagai pF (1 / 1,000,000,000,000 atau10 -12 F)
Sekiranya nilainya menjadi jauh lebih tinggi, seperti mF hingga beberapa Farad (Umumnya <10F), bermaksud kapasitor dapat menahan lebih banyak tenaga di antara platnya, kapasitor itu disebut sebagai kapasitor Ultra atau Supercapacitor.
Tenaga yang disimpan dalam kapasitor ialah E = ½ CV 2 Joules. E adalah tenaga yang tersimpan dalam joule, C adalah kapasitansi dalam Farad dan V adalah perbezaan potensi antara plat.
Pembinaan
Supercapacitor adalah alat elektrokimia. Menariknya, tidak ada tindak balas kimia yang bertanggungjawab untuk menyimpan tenaga elektriknya. Mereka mempunyai pembinaan yang unik, dengan plat konduktif atau elektrod yang besar, yang terletak berdekatan dengan luas permukaan yang sangat kecil. Pembinaannya sama dengan kapasitor elektrolitik dengan elektrolit cecair atau basah di antara elektrodnya. Anda boleh mengetahui pelbagai jenis kapasitor di sini.
Supercapacitor bertindak sebagai alat elektrostatik yang menyimpan tenaga elektriknya sebagai medan elektrik di antara elektrod konduktif.
Elektrod, Merah dan biru, dilapisi dua sisi. Mereka biasanya terbuat dari karbon grafit dalam bentuk nanotube karbon atau gel atau jenis karbon aktif konduktif khas.
Untuk menyekat aliran elektron besar antara elektrod dan melewati ion positif, membran kertas berpori digunakan. Membran kertas juga memisahkan elektrod. Seperti yang dapat kita lihat pada gambar di atas, membran kertas berliang terletak di tengah yang berwarna hijau. Elektrod dan pemisah kertas diresapi dengan elektrolit cecair. Kerajang aluminium digunakan sebagai pengumpul arus yang mewujudkan sambungan elektrik.
Plat pemisah dan luas plat bertanggungjawab untuk nilai kapasitansi kapasitor. Hubungan itu boleh dilambangkan sebagai
Di mana, Ɛ adalah kebolehlaksanaan bahan yang terdapat di antara plat
A adalah kawasan pinggan
D adalah pemisahan antara plat
Jadi, jika berlaku supercapacitor, permukaan kontak perlu ditingkatkan, tetapi ada batasannya. Kita tidak dapat menambah bentuk fizikal atau ukuran kapasitor. Untuk mengatasi batasan ini, jenis elektrolit khas digunakan untuk meningkatkan kekonduksian antara plat sehingga meningkatkan kapasitans.
Supercapacitors juga disebut sebagai kapasitor lapisan ganda. Ada sebab di sebalik itu. Pemisahan yang sangat kecil dan luas permukaan yang besar menggunakan elektrolit khas, lapisan permukaan ion elektrolit membentuk lapisan berganda. Ia mencipta dua pembinaan kapasitor, satu di setiap elektrod karbon dan dinamakan kapasitor lapisan dua.
Pembinaan ini mempunyai kekurangan. Voltan merentas kapasitor menjadi sangat rendah kerana voltan penguraian elektrolit. Voltan sangat bergantung pada bahan elektrolit, bahan tersebut dapat menghadkan kapasiti penyimpanan tenaga elektrik kapasitor. Oleh itu, kerana voltan terminal rendah, supercapacitor dapat dihubungkan secara bersiri untuk menyimpan cas elektrik pada tahap voltan yang berguna. Oleh kerana itu, supecapacitor secara bersiri menghasilkan voltan yang lebih tinggi daripada biasa dan secara selari, kapasitansi menjadi lebih besar. Ia dapat difahami dengan jelas dengan teknik Supercapacitor Array Construction di bawah.
Pembinaan Supercapacitor Array
Untuk menyimpan caj pada voltan yang diperlukan, supercapacitor perlu disambungkan secara bersiri. Dan untuk meningkatkan kapasitansi mereka harus dihubungkan secara selari.
Mari lihat susunan Supercapacitor.
Dalam gambar di atas, voltan sel satu sel atau kapasitor dilambangkan sebagai Cv, sedangkan kapasitansi satu sel dilambangkan sebagai Cc. Julat voltan supercapacitor adalah dari 1V hingga 3V, sambungan siri meningkatkan voltan dan lebih banyak kapasitor secara selari meningkatkan kapasitans.
Sekiranya kita membuat susunan, voltan dalam siri akan menjadi
Jumlah voltan = Voltan Sel (Cv) x Bilangan baris
Dan kapasiti selari akan
Jumlah kapasitans = Kapasitansi Sel (Cc) x (Bilangan Lajur / Bilangan Baris)
Contohnya
Kita perlu membuat peranti simpanan sandaran, dan untuk itu diperlukan 2.5F super atau supercapacitor dengan penilaian 6V.
Sekiranya kita perlu membuat array menggunakan kapasitor 1F dengan penarafan 3V, maka berapakah ukuran array dan jumlah kapasitor?
Jumlah voltan = Voltan Sel x Nombor baris Kemudian, Nombor baris = 6/3 Nombor baris = 2
Bermakna dua kapasitor dalam siri akan mempunyai perbezaan potensi 6V.
Sekarang, kapasitansi, Jumlah kapasitans = Kapasitansi sel x (Nombor Kolum / Nombor Baris) Kemudian, nombor Coloumn = (2.5 x 2) / 1
Jadi, kita memerlukan 2 baris dan 5 lajur.
Mari buat susunan,
Jumlah tenaga yang tersimpan dalam array adalah
Supercapacitors bagus dalam menyimpan tenaga dan di mana pengisian atau pengosongan pantas diperlukan. Ia digunakan secara meluas sebagai peranti sandaran, di mana bekalan kuasa sandaran atau pemakaian cepat diperlukan. Selanjutnya digunakan dalam Pencetak, kereta dan pelbagai alat elektronik yang boleh diminum.