सुपरकॅपेसिटर - उपकरण, व्यावहारिक अनुप्रयोग, फायदे आणि तोटे

सुपरकॅपॅसिटर म्हणजे काय

सुपरकॅपॅसिटर किंवा सुपरकॅपॅसिटर सामान्य इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरसारखे दिसतात, जरी ते नंतरच्यापेक्षा जास्त विद्युत क्षमतेमध्ये (अत्यंत मोठे कॅपेसिटर) वेगळे असतात. त्याच्या गुणधर्मांनुसार, आयनिस्टर म्हणजे बॅटरी आणि कॅपेसिटरमधील क्रॉस. त्याच्या उपकरणाचे वर्णन इलेक्ट्रिक डबल लेयर असलेले कॅपेसिटर असे केले जाऊ शकते, हे काही कारण नाही की सुपरकॅपेसिटरला इंग्रजी स्त्रोतांमध्ये EDLC — इलेक्ट्रिक डबल लेयर कॅपेसिटर म्हणतात.

असा कॅपेसिटर पारंपारिक कॅपेसिटरप्रमाणे प्लेट्समधील डायलेक्ट्रिकमध्ये साठवलेल्या इलेक्ट्रिक फील्डमुळे नव्हे तर त्यामध्ये होणाऱ्या इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियेमुळे कार्य करतो. प्लेट्समध्ये शास्त्रीय डायलेक्ट्रिक थर नसतो आणि प्लेट्स स्वतःच विरुद्ध प्रकारच्या चार्ज वाहकांमध्ये भिन्न पदार्थांपासून बनवलेल्या असतात.

त्या प्रमाणात कॅपेसिटरची क्षमता त्याच्या प्लेट्सच्या क्षेत्रफळाच्या थेट प्रमाणात आहे; मोठी क्षमता मिळविण्यासाठी, प्लेट्सचे विस्तृत क्षेत्र असणे आवश्यक आहे. या कारणास्तव सुपरकॅपेसिटरचे इलेक्ट्रोड सामान्यत: फोम केलेल्या कार्बनचे बनलेले असतात, जे "प्लेट्स" चे खूप महत्त्वपूर्ण क्षेत्र देते.

इलेक्ट्रोड हे विभाजकाने वेगळे केले जातात आणि ते घन आम्ल किंवा अल्कधर्मी इलेक्ट्रोलाइटमध्ये असतात. विभाजक इलेक्ट्रोड्समधील शॉर्ट सर्किट काढून टाकतो. रुबिडियम, सिल्व्हर आणि आयोडीनचे क्रिस्टलीय इलेक्ट्रोलाइट कमी तापमानास प्रतिरोधक, उच्च-क्षमता, कमी-स्व-डिस्चार्ज आयनिस्टर्स तयार करणे शक्य करते.

कमी अंतर्गत प्रतिकार असलेले सुपरकॅपेसिटर प्राप्त केले जातात, उदाहरणार्थ, सल्फ्यूरिक ऍसिड सोल्यूशनच्या आधारावर, परंतु अशा सुपरकॅपेसिटरचे ऑपरेटिंग व्होल्टेज 1 व्होल्टपर्यंत मर्यादित आहे, याव्यतिरिक्त, असे द्रावण विषारी असतात, म्हणून ते क्वचितच वापरले जातात.

सुपरकॅपॅसिटरमधील इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रियामुळे काही इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोड्स सोडतात, ज्यामुळे इलेक्ट्रोड्स सकारात्मक चार्ज होतात. नकारात्मक आयन इलेक्ट्रोलाइटद्वारे सकारात्मक चार्ज केलेल्या इलेक्ट्रोड्सकडे आकर्षित होतात. हे विद्युत थर तयार करते.

परिणामी, सुपरकॅपेसिटरचा चार्ज कार्बन आणि इलेक्ट्रोलाइटमधील इंटरफेसमध्ये साठवला जातो आणि कॅशन्स आणि आयनन्सद्वारे तयार केलेल्या विद्युत थराची जाडी केवळ 1-5 एनएम असते, जी कॅपेसिटर प्लेट्समधील अगदी लहान अंतराच्या समतुल्य असते. . याचा परिणाम फॅराड्समध्ये लक्षणीय कॅपेसिटन्स मोजला जातो. सुपरकॅपेसिटर ध्रुवीय आहे, म्हणून, सर्किटशी कनेक्ट केल्यावर, योग्य ध्रुवीयतेचे निरीक्षण करणे आवश्यक आहे.

सुपरकॅपॅसिटरचा वापर

आज, मायक्रोकंट्रोलर्स, मेमरी सर्किट्स, CMOS चिप्स, इलेक्ट्रॉनिक घड्याळे आणि अधिकसाठी बॅकअप पॉवर सप्लाय म्हणून डिजिटल तंत्रज्ञानामध्ये सुपरकॅपॅसिटर अनेकदा आढळतात.

बॅटरीच्या संयोगाने वापरल्यास, सुपरकॅपेसिटर कार्यक्षमता वाढवू शकतात आणि बॅटरीचे वजन आणि आकार कमी करू शकतात, पीक लोड दरम्यान अतिरिक्त शक्ती प्रदान करतात.

कॅपॅसिटर आणि बॅटरी दरम्यान मध्यवर्ती स्थितीत असल्याने, सुपरकॅपॅसिटर विविध क्षेत्रांमध्ये लागू होतात: पुनरुत्पादक ब्रेकिंग सिस्टममध्ये ऊर्जा संचय, कमी उर्जा अनुप्रयोग आणि जलद चार्जिंग अनुप्रयोग (लाइटनिंग, प्लेअर, मेमरी इ.).

भविष्यात पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे, इलेक्ट्रिक कार आणि आज बॅटरीवर चालणाऱ्या कोणत्याही गोष्टीचा समावेश होण्याची शक्यता आहे, या फायद्यामुळे ते काही मिनिटांत चार्ज होऊ शकतात. जेव्हा अल्पकालीन वीज वापराच्या परिस्थितीत मोठ्या प्रमाणात चार्ज-डिस्चार्ज सायकल आवश्यक असतात तेव्हा सुपरकॅपेसिटर देखील अपरिहार्य असतात.

आम्ही आज सुपरकॅपॅसिटरच्या यशस्वी वापराच्या काही क्षेत्रांची यादी करतो:

• पवन ऊर्जा,
• वैद्यकीय उपकरणे,
• अनावश्यक वीज पुरवठा,
• ऊर्जा राखीव,
• ब्रेकिंग ऊर्जा पुनरुत्पादन,
• ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स आणि स्वयंपाकघर उपकरणांसाठी अन्न,
• LEDs आणि सेन्सर्सला उर्जा देणे,
• बॅकअप मेमरी,
• इलेक्ट्रॉनिक लॉकचा वीज पुरवठा राखणे,
• व्होल्टेज स्थिरीकरण.

फायदे आणि तोटे

सुपरकॅपॅसिटरच्या तोट्यांमध्ये कमी ऑपरेटिंग व्होल्टेज (प्रति सेल 2.7 व्होल्ट पर्यंत, ज्यामुळे बॅटरीमध्ये सुपरकॅपॅसिटर गोळा करण्याची आवश्यकता असते) आणि बॅटरी आणि कॅपेसिटरच्या तुलनेत जास्त किंमत समाविष्ट असते.

सुपरकॅपेसिटरची सकारात्मक वैशिष्ट्ये: चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग गती, शेकडो हजारो सायकलचे स्त्रोत, देखभाल-मुक्त, लहान आकार आणि वजन, वापरण्यास सुलभ, ऑपरेटिंग तापमानाची विस्तृत श्रेणी, दीर्घ सेवा आयुष्य.

हे देखील पहा: बॅटरी आणि कॅपेसिटरमध्ये काय फरक आहे