องค์ประกอบแฝงง่ายๆที่สามารถจัดเก็บได้ พลังงานไฟฟ้า เมื่อใช้แหล่งจ่ายแรงดันเรียกว่าตัวเก็บประจุ มันมีความสามารถหรือความสามารถในการกักเก็บพลังงานไฟฟ้าโดยการสร้างความต่างศักย์บนจานของมันและทำหน้าที่เหมือนชาร์จไฟได้ แบตเตอรี่ . ตัวเก็บประจุประกอบด้วยแผ่นนำไฟฟ้าแบบขนานสองแผ่นซึ่งไม่ได้เชื่อมต่อกัน แผ่นจะถูกคั่นด้วยวัสดุฉนวนที่เรียกว่า Dielectric ซึ่ง ได้แก่ กระดาษแว็กซ์เซรามิกพลาสติกไมก้าหรือเจลเหลว เนื่องจากวัสดุฉนวนนี้ กระแสไฟฟ้ากระแสตรง ไม่สามารถไหลผ่านตัวเก็บประจุได้ มันบล็อกการไหลของกระแสและตัวเก็บประจุจะชาร์จถึงแรงดันไฟฟ้าและทำหน้าที่เป็นฉนวน เมื่อใช้ตัวเก็บประจุในวงจร AC การไหลของกระแสจะตรงผ่านตัวเก็บประจุโดยไม่มีบล็อก คุณสมบัติทางไฟฟ้าของตัวเก็บประจุคือความจุและวัดเป็น Farads (F) ขึ้นอยู่กับอิเล็กทริกความจุของตัวเก็บประจุต่างๆ มีตัวเก็บประจุหนึ่งตัวซึ่งมีความจุสูงสุด หนึ่งในนั้นคือ Super Capacitor บทความนี้กล่าวถึงภาพรวมของ supercapacitor
Supercapacitor คืออะไร?
คำจำกัดความ: supercapacitor เรียกอีกอย่างว่า ultracapacitor หรือ high-capacity ตัวเก็บประจุ หรือตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าสองชั้นที่สามารถกักเก็บพลังงานจำนวนมากได้เกือบ 10 ถึง 100 เท่าเมื่อเทียบกับตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า เป็นที่ต้องการอย่างกว้างขวางมากกว่าแบตเตอรี่เนื่องจากความสามารถในการชาร์จที่เร็วกว่าและการส่งพลังงานที่เร็วกว่า มีรอบการชาร์จและการคายประจุมากกว่าแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ สิ่งเหล่านี้ได้รับการพัฒนาในยุคปัจจุบันเพื่อประโยชน์ทางอุตสาหกรรมและเศรษฐกิจ ความจุของตัวเก็บประจุนี้ยังวัดได้ใน Farad’s (F) ข้อได้เปรียบหลักของตัวเก็บประจุนี้คือประสิทธิภาพและความจุในการจัดเก็บพลังงานสูง
ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์
Supercapacitor ทำงาน
คล้ายกับตัวเก็บประจุปกติ supercapacitor ยังมีแผ่นขนานสองแผ่นที่มีพื้นที่ใหญ่กว่า แต่ความแตกต่างคือระยะห่างระหว่างจานมีขนาดเล็ก แผ่นประกอบด้วยโลหะและแช่ในอิเล็กโทรไลต์ แผ่นเปลือกโลกถูกคั่นด้วยชั้นบาง ๆ เรียกว่าฉนวน
supercapacitor- สัญลักษณ์
เมื่อประจุตรงข้ามเกิดขึ้นทั้งสองด้านของ ฉนวน จะเกิดไฟฟ้าสองชั้นขึ้นและจานจะถูกชาร์จ ดังนั้นซุปเปอร์คาปาซิเตอร์จึงถูกชาร์จและมีความจุสูงกว่า ตัวเก็บประจุเหล่านี้ใช้เพื่อให้พลังงานสูงและเปิดใช้งานกระแสโหลดสูงที่มีความต้านทานต่ำ ค่าใช้จ่ายของซูเปอร์คาปาซิเตอร์นั้นสูงเนื่องจากมีความจุในการชาร์จและการคายประจุที่สูง
ไฟฟ้าสองชั้นถูกสร้างขึ้นเมื่อแผ่นเปลือกโลกเปลี่ยนไปและมีประจุตรงกันข้ามเกิดขึ้นทั้งสองด้านของแผ่นเปลือกโลก ดังนั้นซูเปอร์คาปาซิเตอร์จึงเรียกอีกอย่างว่าตัวเก็บประจุสองชั้นหรือสองชั้นไฟฟ้า ตัวเก็บประจุ (EDLC’S). เมื่อพื้นที่ของจานเพิ่มขึ้นและระยะห่างระหว่างจานลดลงความจุของตัวเก็บประจุจะเพิ่มขึ้น
supercapacitor ทำงาน
เมื่อไม่มีการชาร์จ supercapacitor ค่าใช้จ่ายทั้งหมดจะกระจายแบบสุ่มภายในเซลล์ เมื่อประจุซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ประจุบวกทั้งหมดจะถูกดึงดูดไปที่ขั้วลบและประจุลบจะดึงดูดไปที่ขั้วบวก โดยทั่วไปซุปเปอร์คาปาซิเตอร์มีให้เลือกใช้กับความจุ 420F การชาร์จและการคายประจุกระแส 4-2Amps ที่อุณหภูมิห้อง -22 องศาเซนติเกรด
วิธีการชาร์จ Supercapacitor
ซูเปอร์คาปาซิเตอร์มีความสามารถในการคายประจุเองและรอบการชาร์จที่ไม่ จำกัด ตัวเก็บประจุประเภทนี้สามารถทำงานกับแรงดันไฟฟ้าต่ำ (2-3 โวลต์) และสามารถเชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อผลิตไฟฟ้าแรงสูงซึ่งใช้ในอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพ สามารถเก็บพลังงานได้มากขึ้นและปล่อยออกมาทันทีและเร็วกว่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่
เมื่อตัวเก็บประจุนี้เชื่อมต่อกับวงจรหรือแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเพลตจะเป็นประจุไฟฟ้าและประจุตรงกันข้ามจะเกิดขึ้นที่ทั้งสองด้านของตัวคั่นซึ่งเป็นตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าสองชั้น
ในการชาร์จซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ให้ต่อด้านบวกของแหล่งจ่ายแรงดันเข้ากับขั้วบวกของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์และด้านลบของแหล่งจ่ายแรงดันจะเชื่อมต่อกับขั้วลบของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์
หากซุปเปอร์คาปาซิเตอร์เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า 15 โวลต์ก็จะชาร์จได้ถึง 15 โวลต์ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเกินแหล่งจ่ายแรงดันที่ใช้ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์อาจได้รับความเสียหาย ดังนั้นตัวต้านทานจึงเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับแหล่งจ่ายแรงดันและตัวเก็บประจุเพื่อลดปริมาณกระแสที่ไหลผ่านตัวเก็บประจุและไม่ได้รับความเสียหาย
แหล่งจ่ายกระแสคงที่และแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ จำกัด เหมาะสำหรับตัวเก็บประจุแบบซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ปริมาณของกระแสที่ไหลผ่านตัวเก็บประจุจะเปลี่ยนไป ในโหมดชาร์จเต็มกระแสจะลดลงตามค่าเริ่มต้น
Supercapacitor Vs แบตเตอรี่
แบตเตอรี่ใช้กันอย่างแพร่หลายโดยมีปริมาตรและน้ำหนักเฉพาะนอกจากนี้ยังมีความหนาแน่นของพลังงานที่ดีกว่า ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์เป็นตัวเก็บประจุความจุสูงที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูง เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ซูเปอร์คาปาซิเตอร์มีความสามารถในการชาร์จและคายประจุที่รวดเร็วสามารถจัดการกับอุณหภูมิต่ำสูงความน่าเชื่อถือสูงและความต้านทานต่ำ
ต้นทุนของแบตเตอรี่อยู่ในระดับต่ำในขณะที่ค่าใช้จ่ายของ supercapacitor นั้นสูง ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์มีความสามารถในการปลดปล่อยตัวเอง ในแบตเตอรี่แรงดันไฟฟ้าจะกำหนดโหมดการชาร์จและการคายประจุ ในซูเปอร์คาปาซิเตอร์แรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตจะขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุอิเล็กทริกที่ใช้ระหว่างเพลต และอิเล็กโทรไลต์ในตัวเก็บประจุอาจเพิ่มความจุได้
แบตเตอรี่มีจำหน่ายในแบตเตอรี่ตะกั่วกรด Ni-MH Li-Po Li-ion LMP ฯลฯ ตัวเก็บประจุแบบซุปเปอร์มีให้เลือกใช้กับอิเล็กโทรไลต์อินทรีย์อิเล็กโทรไลต์ในน้ำของเหลวไอออนิกไฮบริดและซุปเปอร์คาปาซิเตอร์หลอก แบตเตอรี่ถูกใช้เพื่อเก็บพลังงานจำนวนมากและใช้ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์เพื่อส่งมอบความหนาแน่นของพลังงานสูง
Solar Inverter โดยใช้ Supercapacitor
อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นประโยชน์สำหรับเกษตรกรในการชลประทานรั้ว ฯลฯ อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ใช้แผ่นพลังงานแสงอาทิตย์และ พลังงานแสงอาทิตย์ ที่ได้จากแผ่นเหล่านี้จะถูกเก็บไว้ในแบตเตอรี่ ระบบอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ที่สมบูรณ์มีสวิตช์เปิด / ปิดเพื่อควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่ตามวัตถุประสงค์ของเกษตรกร
โซลาร์อินเวอร์เตอร์โดยใช้ตัวเก็บประจุซุปเปอร์คาปาซิเตอร์
แผนภาพบล็อกของอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ประกอบด้วย
- แผงเซลล์แสงอาทิตย์
- เครื่องกำเนิดพัลส์
- หม้อแปลงไฟฟ้าแบบขั้นบันได
- มอสเฟต
- สวิตช์เปิด / ปิด
- Supercapacitor และ
- แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้
เมื่อสายแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับพัลส์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และในทางกลับกัน MOSFET มันสามารถสร้างพัลส์เปิด / ปิดที่ความถี่ต่างกัน พัลส์จะถูกป้อนให้กับสเต็ปอัพ หม้อแปลงไฟฟ้า เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้า AC ต่ำ แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับนี้ใช้สำหรับการใช้งานที่แตกต่างกันระหว่างการเลี้ยง ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ถูกใช้ในกระบวนการทั้งหมดเพื่อกำจัดพลังงานสูงสำหรับการชาร์จและจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์อย่างรวดเร็วและเพื่อยืดอายุแบตเตอรี่
พลังงานเอาท์พุตของแผ่นโซลาร์เซลล์สามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการเพิ่มขนาดของแผ่นโซลาร์เซลล์
การใช้งาน
แอปพลิเคชันของ supercapacitor มีดังต่อไปนี้
- เพื่อส่งมอบพลังงานสูงและช่องว่างของพลังงานสะพาน
- งานอุตสาหกรรมและอิเล็กทรอนิกส์
- ใช้ในกังหันลมไฟฟ้าและรถยนต์ไฮบริด
- การเบรกแบบปฏิรูปเพื่อปลดปล่อยกำลังในการเร่งความเร็ว
- เพื่อสตาร์ทเครื่องในระบบสตาร์ท - สต็อป
- ควบคุมแรงดันไฟฟ้าในกริดพลังงาน
- เพื่อจับภาพและช่วยกำลังในโหลดที่ต่ำลงและโหลดที่ยกขึ้น
- สำรองพลังงานในสถานะการคายประจุอย่างรวดเร็ว
คำถามที่พบบ่อย
1). ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์สามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่ได้หรือไม่?
เพื่อให้ได้ความหนาแน่นของพลังงานสูงและเพื่อจุดประสงค์ในการชาร์จที่ง่ายและเร็วที่สุดตัวเก็บประจุซุปเปอร์สามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่ได้
2). ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์สามารถเก็บพลังงานได้เท่าไร?
ซูเปอร์คาปาซิเตอร์เก็บพลังงานได้สูงสุด 22.7 จูลสำหรับการจ่าย 5.5 โวลต์ เก็บพลังงานได้มากกว่า 10-100 เท่าต่อหนึ่งหน่วยมวลหรือปริมาตรเมื่อเทียบกับตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า
3). แบตเตอรี่กับซูเปอร์คาปาซิเตอร์ต่างกันอย่างไร?
แบตเตอรี่ถูกใช้เพื่อเก็บพลังงานสูงและซุปเปอร์คาปาซิเตอร์มีความหนาแน่นของพลังงานสูง
ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ใช้ในการจัดเก็บและปล่อยพลังงานอย่างรวดเร็วในขณะที่แบตเตอรี่จะเก็บพลังงานไว้เป็นเวลานานขึ้น
4). ซูเปอร์คาปาซิเตอร์สามารถเก็บประจุได้นานแค่ไหน?
เวลาในการชาร์จของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์คือ 1-10 วินาทีเมื่อเทียบกับ 10-60 นาทีในการชาร์จแบตเตอรี่จนเต็ม ให้พลังงาน 10,000W / kg พร้อมรอบการชาร์จที่ไม่ จำกัด
5). ทำไมไม่ใช้ตัวเก็บประจุแทนแบตเตอรี่?
คาปาซิเตอร์เก็บพลังงานไฟฟ้าและมีรอบการชาร์จ - คายประจุหลายพันรอบ แบตเตอรี่จะคงที่เมื่อปล่อยที่กระแสคงที่และมีกำลังขับคงที่ ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุลดลงเป็นเส้นตรงที่กระแสคงที่ แต่กำลังขับจะลดลงด้วย ดังนั้นจึงไม่สามารถเปลี่ยนตัวเก็บประจุด้วยแบตเตอรี่ได้ วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าใช้เพื่อแทนที่ตัวเก็บประจุด้วยแบตเตอรี่
ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับ ภาพรวมของ supercapacitor . สิ่งเหล่านี้ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และงานอุตสาหกรรม นี่คือคำถามสำหรับคุณว่า supercapacitor มีหน้าที่อะไร?
