Superkondensatorer — enhet, praktisk tillämpning, fördelar och nackdelar

Vad är en superkondensator

Superkondensatorer eller superkondensatorer liknar vanliga elektrolytkondensatorer, även om de skiljer sig från de senare i en mycket högre elektrisk kapacitet (extremt stora kondensatorer). När det gäller dess egenskaper är en jonistor en korsning mellan ett batteri och en kondensator. Hans enhet kan beskrivas som en kondensator med ett elektriskt dubbelskikt, det är inte för inte som superkondensatorer kallas EDLC — Electric Double Layer Capacitor på engelska resurser.

En sådan kondensator fungerar tack vare de elektrokemiska processer som äger rum i den, och inte bara på grund av det elektriska fältet som lagras i dielektrikumet mellan plattorna, som i en konventionell kondensator. Det finns inget klassiskt dielektriskt skikt mellan plattorna, och själva plattorna är gjorda av ämnen med olika laddningsbärare av motsatt typ.

Så pass att kondensatorns kapacitans är direkt proportionell mot plattornas yta; för att få en stor kapacitet är det nödvändigt att ha ett stort område av plattorna. Det är av denna anledning att superkondensatorns elektroder vanligtvis är gjorda av skummat kol, vilket ger ett mycket betydande område av "plattor".

Elektroderna är separerade av en separator och är i en fast syra eller alkalisk elektrolyt. Separatorn eliminerar en kortslutning mellan elektroderna. Den kristallina elektrolyten av rubidium, silver och jod gör det möjligt att skapa jonistorer med hög kapacitet, låg självurladdning, resistenta mot låga temperaturer.

Superkondensatorer med låg intern resistans erhålls till exempel på basis av svavelsyralösning, men driftspänningen för sådana superkondensatorer är begränsad till 1 volt, dessutom är sådana lösningar giftiga, så de används sällan.

En elektrokemisk reaktion i superkondensatorn gör att en del av elektronerna lämnar elektroderna, vilket laddar elektroderna positivt. Negativa joner attraheras av elektrolyten till de positivt laddade elektroderna. Detta bildar ett elektriskt lager.

Som ett resultat lagras laddningen av superkondensatorn vid gränsytan mellan kol och elektrolyt, och tjockleken på det elektriska lagret som bildas av katjoner och anjoner är endast 1-5 nm, vilket motsvarar ett mycket litet avstånd mellan kondensatorplattorna . Detta resulterar i betydande kapacitans mätt i farad. Superkondensatorn är polär, därför är det nödvändigt att observera korrekt polaritet när den är ansluten till kretsen.

Applicering av superkondensatorer

Idag finns superkondensatorer ofta i digital teknik som reservströmförsörjning för mikrokontroller, minneskretsar, CMOS-chips, elektroniska klockor med mera.

När de används i kombination med batterier kan superkondensatorer också öka effektiviteten och möjliggöra minskningar av batteriernas vikt och storlek, vilket ger extra kraft under toppbelastningar.

Eftersom de befinner sig i en mellanposition mellan kondensatorer och batterier, är superkondensatorer tillämpbara inom olika områden: energilagring i regenerativa bromssystem, lågeffektapplikationer och snabbladdningstillämpningar (blixt, spelare, minne, etc.).

Framtiden kommer sannolikt att omfatta bärbara elektroniska enheter, elbilar och allt som går på batterier idag, med fördelen att de kan laddas på några minuter. Superkondensatorer är också oumbärliga när ett stort antal laddnings-urladdningscykler krävs under förhållanden med kortsiktig strömförbrukning.

Vi listar bara några av områdena för framgångsrik tillämpning av superkondensatorer idag:

• vindkraft,
• medicinsk utrustning,
• redundant strömförsörjning,
• energireserv,
• regenerering av bromsenergi,
• mat för hemelektronik och köksapparater,
• driva lysdioder och sensorer,
• backup minne,
• upprätthålla strömförsörjningen av elektroniska lås,
• spänningsstabilisering.

Fördelar och nackdelar

Nackdelarna med superkondensatorer inkluderar en låg driftspänning (upp till 2,7 volt per cell, vilket leder till behovet av att samla superkondensatorer i batterier) och ett ganska högt pris jämfört med batterier och kondensatorer.

Positiva egenskaper hos superkondensatorer: laddnings- och urladdningshastighet, resurs för hundratusentals cykler, underhållsfri, liten storlek och vikt, användarvänlighet, brett utbud av driftstemperaturer, lång livslängd.

Se även: Vad är skillnaden mellan batterier och kondensatorer