Superkondensatorer — enhed, praktisk anvendelse, fordele og ulemper

Hvad er en superkondensator

Superkondensatorer eller superkondensatorer ligner almindelige elektrolytiske kondensatorer, selvom de adskiller sig fra sidstnævnte i en meget højere elektrisk kapacitet (ekstremt store kondensatorer). Med hensyn til dens egenskaber er en ionistor en krydsning mellem et batteri og en kondensator. Hans enhed kan beskrives som en kondensator med et elektrisk dobbeltlag, det er ikke for ingenting, at superkondensatorer kaldes EDLC — Electric Double Layer Capacitor på engelske ressourcer.

En sådan kondensator fungerer takket være de elektrokemiske processer, der finder sted i den, og ikke blot på grund af det elektriske felt, der er lagret i dielektrikumet mellem pladerne, som i en konventionel kondensator. Der er ikke noget klassisk dielektrisk lag mellem pladerne, og selve pladerne er lavet af stoffer med forskellige ladningsbærere af den modsatte type.

I den udstrækning at kondensatorens kapacitans er direkte proportional med arealet af dens plader; for at opnå en stor kapacitet er det nødvendigt at have et stort areal af pladerne. Det er af denne grund, at superkondensatorens elektroder normalt er lavet af opskummet kulstof, hvilket giver et meget betydeligt område af "plader".

Elektroderne er adskilt af en separator og er i en fast syre eller alkalisk elektrolyt. Separatoren eliminerer en kortslutning mellem elektroderne. Den krystallinske elektrolyt af rubidium, sølv og jod gør det muligt at skabe højkapacitets-ionistorer med lav selvafladning, modstandsdygtige over for lave temperaturer.

Superkondensatorer med lav indre modstand opnås for eksempel på basis af svovlsyreopløsning, men driftsspændingen af ​​sådanne superkondensatorer er begrænset til 1 volt, desuden er sådanne opløsninger giftige, så de bruges sjældent.

En elektrokemisk reaktion i superkondensatoren får nogle af elektronerne til at forlade elektroderne, hvilket oplader elektroderne positivt. Negative ioner tiltrækkes af elektrolytten til de positivt ladede elektroder. Dette danner et elektrisk lag.

Som et resultat lagres ladningen af ​​superkondensatoren ved grænsefladen mellem kulstof og elektrolyt, og tykkelsen af ​​det elektriske lag dannet af kationer og anioner er kun 1-5 nm, hvilket svarer til en meget lille afstand mellem kondensatorpladerne . Dette resulterer i betydelig kapacitans målt i farad. Superkondensatoren er polær, derfor er det nødvendigt at observere den korrekte polaritet, når den er tilsluttet kredsløbet.

Anvendelse af superkondensatorer

I dag findes superkondensatorer ofte i digital teknologi som backup-strømforsyninger til mikrocontrollere, hukommelseskredsløb, CMOS-chips, elektroniske ure og meget mere.

Når de bruges sammen med batterier, kan superkondensatorer også øge effektiviteten og muliggøre reduktioner i batteriernes vægt og størrelse, hvilket giver ekstra strøm under spidsbelastninger.

Da de er i en mellemposition mellem kondensatorer og batterier, er superkondensatorer anvendelige inden for forskellige områder: energilagring i regenerative bremsesystemer, laveffektapplikationer og hurtigopladningsapplikationer (lyn, afspiller, hukommelse osv.).

Fremtiden vil sandsynligvis omfatte bærbare elektroniske enheder, elbiler og alt, der kører på batterier i dag, med den fordel, at de kan oplades på få minutter. Superkondensatorer er også uundværlige, når der kræves et stort antal opladnings-afladningscyklusser under forhold med kortsigtet strømforbrug.

Vi lister kun nogle af områderne med succesfuld anvendelse af superkondensatorer i dag:

• Vindenergi,
• medicinsk udstyr,
• redundant strømforsyning,
• energireserve,
• regenerering af bremseenergi,
• fødevarer til forbrugerelektronik og køkkenmaskiner,
• strømførende LED'er og sensorer,
• backup hukommelse,
• opretholdelse af strømforsyningen til elektroniske låse,
• spændingsstabilisering.

Fordele og ulemper

Ulemperne ved superkondensatorer omfatter en lav driftsspænding (op til 2,7 volt pr. celle, hvilket fører til behovet for at samle superkondensatorer i batterier) og en ret høj pris sammenlignet med batterier og kondensatorer.

Positive egenskaber ved superkondensatorer: opladnings- og afladningshastighed, ressource til hundredtusindvis af cyklusser, vedligeholdelsesfri, lille størrelse og vægt, brugervenlighed, bred vifte af driftstemperaturer, lang levetid.

Se også: Hvad er forskellen mellem batterier og kondensatorer