Ο πυκνωτής είναι ένα εξάρτημα που αποθηκεύει ηλεκτρικό φορτίο. Η αρχή αποθήκευσης ενέργειας του γενικού πυκνωτή και του υπερπυκνωτή (EDLC) είναι η ίδια, και οι δύο αποθηκεύουν φορτίο με τη μορφή ηλεκτροστατικού πεδίου, αλλά ο υπερπυκνωτής είναι πιο κατάλληλος για γρήγορη απελευθέρωση και αποθήκευση ενέργειας, ειδικά για συσκευές ακριβούς ελέγχου ενέργειας και στιγμιαίου φορτίου.
Ας συζητήσουμε τους κύριους συμβατικούς πυκνωτές υπερπυκνωτές παρακάτω.
| Στοιχεία σύγκρισης | Συμβατικός πυκνωτής | Υπερπυκνωτής |
| Επισκόπηση | Ο συμβατικός πυκνωτής είναι ένα διηλεκτρικό υλικό αποθήκευσης στατικού φορτίου, το οποίο μπορεί να έχει μόνιμο φορτίο και χρησιμοποιείται ευρέως. Είναι ένα απαραίτητο ηλεκτρονικό εξάρτημα στον τομέα της ηλεκτρονικής ισχύος. | Ο υπερπυκνωτής, επίσης γνωστός ως ηλεκτροχημικός πυκνωτής, πυκνωτής διπλής στρώσης, χρυσός πυκνωτής, πυκνωτής Faraday, είναι ένα ηλεκτροχημικό στοιχείο που αναπτύχθηκε από τη δεκαετία του 1970 και του 1980 για την αποθήκευση ενέργειας με πόλωση του ηλεκτρολύτη. |
| Κατασκευή | Ένας συμβατικός πυκνωτής αποτελείται από δύο μεταλλικούς αγωγούς (ηλεκτρόδια) που βρίσκονται κοντά ο ένας στον άλλον, παράλληλα αλλά όχι σε επαφή, με ένα μονωτικό διηλεκτρικό ενδιάμεσα. | Ένας υπερπυκνωτής αποτελείται από ένα ηλεκτρόδιο, έναν ηλεκτρολύτη (που περιέχει άλας ηλεκτρολύτη) και έναν διαχωριστή (που εμποδίζει την επαφή μεταξύ των θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων). Τα ηλεκτρόδια είναι επικαλυμμένα με ενεργό άνθρακα, ο οποίος έχει μικροσκοπικούς πόρους στην επιφάνειά του για να επεκτείνει την επιφάνεια των ηλεκτροδίων και να εξοικονομήσει περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια. |
| Διηλεκτρικά υλικά | Οξείδιο του αργιλίου, πολυμερείς μεμβράνες ή κεραμικά χρησιμοποιούνται ως διηλεκτρικά μεταξύ ηλεκτροδίων σε πυκνωτές. | Ένας υπερπυκνωτής δεν έχει διηλεκτρικό. Αντίθετα, χρησιμοποιεί ένα ηλεκτρικό διπλό στρώμα που σχηματίζεται από ένα στερεό (ηλεκτρόδιο) και ένα υγρό (ηλεκτρολύτη) στη διεπαφή αντί για ένα διηλεκτρικό. |
| Αρχή λειτουργίας | Η αρχή λειτουργίας του πυκνωτή είναι ότι το φορτίο θα μετακινηθεί από τη δύναμη στο ηλεκτρικό πεδίο, όταν υπάρχει διηλεκτρικό μεταξύ των αγωγών, εμποδίζει την κίνηση του φορτίου και προκαλεί τη συσσώρευση φορτίου στον αγωγό, με αποτέλεσμα τη συσσώρευση φορτίου. | Οι υπερπυκνωτές, από την άλλη πλευρά, επιτυγχάνουν αποθήκευση ενέργειας φορτίου διπλής στρώσης πολώνοντας τον ηλεκτρολύτη καθώς και μέσω οξειδοαναγωγικών ψευδο-χωρητικών φορτίων. Η διαδικασία αποθήκευσης ενέργειας των υπερπυκνωτών είναι αναστρέψιμη χωρίς χημικές αντιδράσεις και επομένως μπορεί να φορτιστεί και να αποφορτιστεί επανειλημμένα εκατοντάδες χιλιάδες φορές. |
| Χωρητικότητα | Μικρότερη χωρητικότητα. Η γενική χωρητικότητα κυμαίνεται από μερικά pF έως αρκετές χιλιάδες μF. | Μεγαλύτερη χωρητικότητα. Η χωρητικότητα του υπερπυκνωτή είναι τόσο μεγάλη που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μπαταρία. Η χωρητικότητα του υπερπυκνωτή εξαρτάται από την απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων και την επιφάνεια των ηλεκτροδίων. Επομένως, τα ηλεκτρόδια επικαλύπτονται με ενεργό άνθρακα για να αυξηθεί η επιφάνεια και να επιτευχθεί υψηλή χωρητικότητα. |
| Ενεργειακή πυκνότητα | Χαμηλός | Ψηλά |
| Ειδική ενέργεια | <0,1 Wh/kg | 1-10 Wh/kg |
| Ειδική ισχύς | 100.000+ Wh/kg | 10.000+ Wh/kg |
| Χρόνος φόρτισης/εκφόρτισης | Οι χρόνοι φόρτισης και εκφόρτισης των συμβατικών πυκνωτών είναι συνήθως 103-106 δευτερόλεπτα. | Οι υπερπυκνωτές μπορούν να φορτίσουν ταχύτερα από τις μπαταρίες, σε μόλις 10 δευτερόλεπτα, και να αποθηκεύσουν περισσότερο φορτίο ανά μονάδα όγκου από τους συμβατικούς πυκνωτές. Γι' αυτό και θεωρούνται μεταξύ μπαταριών και ηλεκτρολυτικών πυκνωτών. |
| Διάρκεια ζωής κύκλου φόρτισης/εκφόρτισης | Κοντύτερος | Μακρύτερα (γενικά 100.000+, έως 1 εκατομμύριο κύκλοι, περισσότερα από 10 χρόνια εφαρμογής) |
| Απόδοση φόρτισης/εκφόρτισης | >95% | 85%-98% |
| Θερμοκρασία λειτουργίας | -20 έως 70℃ | -40 έως 70℃ (Καλύτερα χαρακτηριστικά εξαιρετικά χαμηλής θερμοκρασίας και ευρύτερο εύρος θερμοκρασίας) |
| Ονομαστική τάση | Υψηλότερο | Χαμηλότερος (συνήθως 2,5V) |
| Κόστος | Χαμηλότερος | Υψηλότερο |
| Πλεονέκτημα | Λιγότερη απώλεια Υψηλή πυκνότητα ενσωμάτωσης Έλεγχος ενεργού και άεργου ισχύος | Μεγάλη διάρκεια ζωής Εξαιρετικά υψηλή χωρητικότητα Γρήγορος χρόνος φόρτισης και αποφόρτισης Υψηλό ρεύμα φορτίου Ευρύτερο εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας |
| Εφαρμογή | ▶ Ομαλή τροφοδοσία εξόδου; ▶Διόρθωση Συντελεστή Ισχύος (PFC) ▶Φίλτρα συχνότητας, φίλτρα υψηλής διέλευσης, φίλτρα χαμηλής διέλευσης. ▶Σύζευξη και αποσύνδεση σήματος. ▶Εκκινητήρες κινητήρα; ▶Προστατευτικά υπερτάσεων και φίλτρα θορύβου. ▶Ταλακτήρες. | ▶Οχήματα νέας ενέργειας, σιδηρόδρομοι και άλλες εφαρμογές μεταφορών· ▶Αδιάλειπτη παροχή ρεύματος (UPS), που αντικαθιστά τις συστοιχίες ηλεκτρολυτικών πυκνωτών. ▶ Τροφοδοτικό για κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές, φορητές συσκευές κ.λπ. ▶Επαναφορτιζόμενα ηλεκτρικά κατσαβίδια που μπορούν να φορτιστούν πλήρως σε λίγα λεπτά. ▶Συστήματα φωτισμού έκτακτης ανάγκης και συσκευές ηλεκτρικών παλμών υψηλής ισχύος. ▶Ολοκληρωμένα κυκλώματα (ICs), μνήμη RAM, CMOS, ρολόγια και μικροϋπολογιστές, κ.λπ. |
Αν έχετε κάτι να προσθέσετε ή άλλες πληροφορίες, μη διστάσετε να το συζητήσετε μαζί μας.
Ώρα δημοσίευσης: 22 Δεκεμβρίου 2021