Süper kapasitörler — cihaz, pratik uygulama, avantajlar ve dezavantajlar

süper kapasitör nedir

Süper kapasitörler veya süper kapasitörler, sıradan elektrolitik kapasitörlere benzerler, ancak ikincisinden çok daha yüksek bir elektrik kapasitesinde (aşırı büyük kapasitörler) farklılık gösterirler. Özellikleri açısından, bir iyonlaştırıcı, bir pil ile bir kapasitör arasında bir geçiştir. Cihazı elektrikli çift katmanlı bir kapasitör olarak tanımlanabilir, İngilizce kaynaklarda süper kapasitörlere EDLC - Elektrikli Çift Katmanlı Kapasitör denmesi boşuna değildir.

Böyle bir kapasitör, geleneksel bir kapasitörde olduğu gibi, sadece plakalar arasındaki dielektrikte depolanan elektrik alanı nedeniyle değil, içinde meydana gelen elektrokimyasal işlemler sayesinde çalışır. Plakalar arasında klasik bir dielektrik katman yoktur ve plakaların kendileri zıt tipte farklı yük taşıyıcılarından yapılmıştır.

şu kadar ki kapasitörün kapasitansı plakalarının alanı ile doğru orantılıdır; büyük bir kapasite elde etmek için geniş bir plaka alanına sahip olmak gerekir. Bu nedenle, süper kapasitörün elektrotları genellikle çok önemli bir "plaka" alanı sağlayan köpüklü karbondan yapılır.

Elektrotlar bir ayırıcı ile ayrılır ve katı asit veya alkali elektrolit içindedir. Ayırıcı, elektrotlar arasındaki kısa devreyi ortadan kaldırır. Rubidyum, gümüş ve iyodin kristal elektroliti, düşük sıcaklıklara dayanıklı, yüksek kapasiteli, düşük kendi kendine deşarj olan iyonlaştırıcılar oluşturmayı mümkün kılar.

Düşük iç dirençli süper kapasitörler, örneğin sülfürik asit çözeltisi bazında elde edilir, ancak bu tür süper kapasitörlerin çalışma voltajı 1 volt ile sınırlıdır, ayrıca bu tür çözeltiler toksiktir, bu nedenle nadiren kullanılırlar.

Süper kapasitördeki bir elektrokimyasal reaksiyon, bazı elektronların elektrotları pozitif olarak yükleyen elektrotları terk etmesine neden olur. Negatif iyonlar elektrolit tarafından pozitif yüklü elektrotlara çekilir. Bu bir elektrik katmanı oluşturur.

Sonuç olarak, süper kapasitörün yükü, karbon ve elektrolit arasındaki arayüzde depolanır ve katyonlar ve anyonlar tarafından oluşturulan elektrik tabakasının kalınlığı, kapasitör plakaları arasındaki çok küçük bir mesafeye eşdeğer olan sadece 1-5 nm'dir. . Bu, faradlarda ölçülen önemli bir kapasitansla sonuçlanır. Süper kapasitör polardır, bu nedenle devreye bağlandığında doğru polariteye dikkat edilmelidir.

Süper kapasitörlerin uygulanması

Bugün, süper kapasitörler genellikle dijital teknolojide mikrodenetleyiciler, bellek devreleri, CMOS yongaları, elektronik saatler ve daha fazlası için yedek güç kaynakları olarak bulunur.

Pillerle birlikte kullanıldığında, süper kapasitörler aynı zamanda verimliliği artırabilir ve pillerin ağırlığını ve boyutunu küçülterek en yoğun yükler sırasında ek güç sağlar.

Kapasitörler ve piller arasında bir ara konumda bulunan süper kapasitörler, çeşitli alanlarda uygulanabilir: rejeneratif fren sistemlerinde enerji depolama, düşük güç uygulamaları ve hızlı şarj uygulamaları (yıldırım, oynatıcı, hafıza vb.).

Gelecek muhtemelen taşınabilir elektronik cihazları, elektrikli arabaları ve bugün pille çalışan ve dakikalar içinde şarj edilebilme avantajına sahip her şeyi içerecektir. Kısa süreli güç tüketimi koşulları altında çok sayıda şarj-deşarj döngüsü gerektiğinde süper kapasitörler de vazgeçilmezdir.

Bugün süper kapasitörlerin başarılı uygulama alanlarından sadece bazılarını listeliyoruz:

• Rüzgar enerjisi,
• tıbbi malzeme,
• yedekli güç kaynağı,
• enerji rezervi,
• fren enerjisi geri kazanımı,
• tüketici elektroniği ve mutfak aletleri için gıda,
• güç LED'leri ve sensörler,
• yedek bellek,
• elektronik kilitlerin güç kaynağının bakımı,
• voltaj stabilizasyonu.

Avantajlar ve dezavantajlar

Süper kapasitörlerin dezavantajları, düşük çalışma voltajı (hücre başına 2,7 volta kadar, bu da pillerde süper kapasitörler toplama ihtiyacına yol açar) ve pillere ve kapasitörlere kıyasla oldukça yüksek bir fiyatı içerir.

Süper kapasitörlerin olumlu özellikleri: şarj etme ve boşaltma hızı, yüz binlerce döngü kaynağı, bakım gerektirmez, küçük boyut ve ağırlık, kullanım kolaylığı, geniş çalışma sıcaklıkları, uzun hizmet ömrü.

Ayrıca bakınız: Piller ve kapasitörler arasındaki fark nedir