Superkondenzatori — uređaj, praktična primjena, prednosti i nedostaci

Što je superkondenzator

Superkondenzatori ili superkondenzatori nalikuju običnim elektrolitskim kondenzatorima, iako se od potonjih razlikuju po znatno većem električnom kapacitetu (iznimno veliki kondenzatori). Po svojim svojstvima, ionistor je križanac između baterije i kondenzatora. Njegov uređaj se može opisati kao kondenzator s dvostrukim električnim slojem, nije uzalud što se superkondenzatori u engleskim izvorima nazivaju EDLC — Electric Double Layer Capacitor.

Takav kondenzator radi zahvaljujući elektrokemijskim procesima koji se odvijaju u njemu, a ne jednostavno zahvaljujući električnom polju pohranjenom u dielektriku između ploča, kao u konvencionalnom kondenzatoru. Između ploča nema klasičnog dielektričnog sloja, a same ploče su građene od tvari različitih nositelja naboja suprotnog tipa.

Utoliko što kapacitet kondenzatora izravno je proporcionalna površini svojih ploča; kako bi se dobio veliki kapacitet, potrebno je imati veliku površinu ploča. Zbog toga su elektrode superkondenzatora obično izrađene od pjenastog ugljika, što daje vrlo značajnu površinu "ploča".

Elektrode su odvojene separatorom i nalaze se u čvrstom kiselom ili alkalnom elektrolitu. Separator eliminira kratki spoj između elektroda. Kristalni elektrolit rubidija, srebra i joda omogućuje stvaranje ionistora velikog kapaciteta, niskog samopražnjenja, otpornih na niske temperature.

Superkondenzatori s niskim unutarnjim otporom dobivaju se, na primjer, na temelju otopine sumporne kiseline, ali radni napon takvih superkondenzatora ograničen je na 1 volt, osim toga, takve su otopine otrovne, pa se rijetko koriste.

Elektrokemijska reakcija u superkondenzatoru uzrokuje da dio elektrona napusti elektrode, što pozitivno nabije elektrode. Negativne ione privlači elektrolit na pozitivno nabijene elektrode. Ovo stvara električni sloj.

Kao rezultat toga, naboj superkondenzatora pohranjuje se na granici između ugljika i elektrolita, a debljina električnog sloja kojeg tvore kationi i anioni je samo 1-5 nm, što je ekvivalentno vrlo maloj udaljenosti između ploča kondenzatora. . To rezultira značajnim kapacitetom mjerenim u faradima. Superkondenzator je polarni, stoga, kada je spojen na krug, potrebno je pridržavati se ispravnog polariteta.

Primjena superkondenzatora

Danas se superkondenzatori često nalaze u digitalnoj tehnologiji kao rezervni izvori napajanja za mikrokontrolere, memorijske sklopove, CMOS čipove, elektroničke satove i još mnogo toga.

Kada se koriste u kombinaciji s baterijama, superkondenzatori također mogu povećati učinkovitost i omogućiti smanjenje težine i veličine baterija, pružajući dodatnu snagu tijekom vršnih opterećenja.

Nalazeći se u srednjem položaju između kondenzatora i baterija, superkondenzatori su primjenjivi u raznim područjima: pohranjivanje energije u sustavima regenerativnog kočenja, aplikacije male snage i aplikacije za brzo punjenje (lightning, player, memorija, itd.).

Budućnost će vjerojatno uključivati ​​prijenosne elektroničke uređaje, električne automobile i sve što danas radi na baterije, s prednošću da se mogu napuniti za nekoliko minuta. Superkondenzatori su također nezamjenjivi kada je potreban veliki broj ciklusa punjenja i pražnjenja u uvjetima kratkotrajne potrošnje energije.

Navodimo samo neka od područja uspješne primjene superkondenzatora danas:

• energija vjetra,
• medicinska oprema,
• redundantno napajanje,
• rezerva energije,
• regeneracija energije kočenja,
• hrana za potrošačku elektroniku i kuhinjske aparate,
• napajanje LED dioda i senzora,
• sigurnosna memorija,
• održavanje napajanja elektroničkih brava,
• stabilizacija napona.

Prednosti i nedostatci

Nedostaci superkondenzatora uključuju nizak radni napon (do 2,7 volti po ćeliji, što dovodi do potrebe za prikupljanjem superkondenzatora u baterijama) i prilično visoku cijenu u usporedbi s baterijama i kondenzatorima.

Pozitivne karakteristike superkondenzatora: brzina punjenja i pražnjenja, resurs od stotina tisuća ciklusa, bez održavanja, mala veličina i težina, jednostavnost upotrebe, širok raspon radnih temperatura, dugi vijek trajanja.

Vidi također: Koja je razlika između baterija i kondenzatora