المكثف هو أحد المكونات التي تقوم بتخزين الشحنة الكهربائية.مبدأ تخزين الطاقة للمكثف العام والمكثف الفائق (EDLC) هو نفسه، وكلاهما يخزن الشحن في شكل مجال إلكتروستاتيكي، ولكن المكثف الفائق أكثر ملاءمة للإفراج السريع وتخزين الطاقة، خاصة للتحكم الدقيق في الطاقة وأجهزة التحميل الفوري .
دعونا نناقش الاختلافات الرئيسية بين المكثفات التقليدية والمكثفات الفائقة أدناه.
| عناصر المقارنة | مكثف تقليدي | المكثف الفائق |
| ملخص | المكثف التقليدي هو عازل لتخزين الشحنة الساكنة، والذي قد يكون له شحنة دائمة ويستخدم على نطاق واسع.إنه مكون إلكتروني لا غنى عنه في مجال الطاقة الإلكترونية. | المكثف الفائق، المعروف أيضًا باسم المكثف الكهروكيميائي، ومكثف الطبقة المزدوجة، والمكثف الذهبي، ومكثف فاراداي، هو عنصر كهروكيميائي تم تطويره في السبعينيات والثمانينيات من القرن العشرين لتخزين الطاقة عن طريق استقطاب المنحل بالكهرباء. |
| بناء | يتكون المكثف التقليدي من موصلين معدنيين (أقطاب كهربائية) قريبين من بعضهما على التوازي ولكن ليسا على اتصال، مع وجود عازل كهربائي بينهما. | يتكون المكثف الفائق من قطب كهربائي، وإلكتروليت (يحتوي على ملح إلكتروليت)، وفاصل (يمنع الاتصال بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة). الأقطاب الكهربائية مغلفة بالكربون المنشط، الذي يحتوي على مسام صغيرة على سطحه لتوسيع مساحة سطح الأقطاب الكهربائية وتوفير المزيد من الكهرباء. |
| المواد العازلة | يتم استخدام أكسيد الألومنيوم أو أفلام البوليمر أو السيراميك كمواد عازلة بين الأقطاب الكهربائية في المكثفات. | لا يحتوي المكثف الفائق على عازل.بدلاً من ذلك، يستخدم طبقة كهربائية مزدوجة مكونة من مادة صلبة (قطب كهربائي) وسائل (إلكتروليت) في الواجهة بدلاً من العازل الكهربائي. |
| مبدأ التشغيل | مبدأ عمل المكثف هو أن الشحنة ستتحرك بالقوة الموجودة في المجال الكهربائي، فعند وجود عازل بين الموصلات فإن ذلك يعيق حركة الشحنة ويجعل الشحنة تتراكم على الموصل مما يؤدي إلى تراكم مخزون الشحنة . | من ناحية أخرى، تحقق المكثفات الفائقة تخزين طاقة الشحن بطبقة مزدوجة عن طريق استقطاب المنحل بالكهرباء وكذلك عن طريق الأكسدة والاختزال في الشحنات السعوية الزائفة. إن عملية تخزين الطاقة في المكثفات الفائقة قابلة للعكس دون تفاعلات كيميائية، وبالتالي يمكن شحنها وتفريغها بشكل متكرر مئات الآلاف من المرات. |
| السعة | سعة أصغر. تتراوح سعة السعة العامة من بضعة pF إلى عدة آلاف μF. | سعة أكبر. سعة المكثف الفائق كبيرة جدًا بحيث يمكن استخدامه كبطارية.تعتمد سعة المكثف الفائق على المسافة بين الأقطاب الكهربائية ومساحة سطح الأقطاب الكهربائية.لذلك، يتم طلاء الأقطاب الكهربائية بالكربون المنشط لزيادة مساحة السطح لتحقيق قدرة عالية. |
| كثافة الطاقة | قليل | عالي |
| محددة في مجال الطاقة | <0.1 واط/كجم | 1-10 واط/كجم |
| قوة محددة | 100,000+ واط/كجم | 10,000+ واط/كجم |
| وقت الشحن/التفريغ | تتراوح أوقات الشحن والتفريغ للمكثفات التقليدية عادة من 103 إلى 106 ثانية. | يمكن للمكثفات الفائقة توصيل الشحن بشكل أسرع من البطاريات، بسرعة تصل إلى 10 ثوانٍ، وتخزين المزيد من الشحن لكل وحدة حجم مقارنة بالمكثفات التقليدية.ولهذا يعتبر بين البطاريات والمكثفات الإلكتروليتية. |
| عمر دورة الشحن/التفريغ | أقصر | طويل (عموما 100000 +، ما يصل إلى 1 مليون دورة، أكثر من 10 سنوات من التطبيق) |
| كفاءة الشحن/التفريغ | > 95% | 85%-98% |
| درجة حرارة التشغيل | -20 إلى 70 درجة مئوية | -40 إلى 70 درجة مئوية (خصائص أفضل لدرجة الحرارة المنخفضة للغاية ونطاق درجة حرارة أوسع) |
| الفولطية | أعلى | أدنى (عادة 2.5 فولت) |
| يكلف | أدنى | أعلى |
| ميزة | خسارة أقل كثافة تكامل عالية التحكم في الطاقة النشطة والمتفاعلة | طويل العمر الافتراضي قدرة عالية جدًا وقت الشحن والتفريغ سريع تيار الحمل العالي نطاق درجة حرارة التشغيل أوسع |
| طلب | ◀ إخراج مصدر طاقة سلس؛ ◀ تصحيح معامل القدرة (PFC)؛ ◀ مرشحات التردد، مرشحات التمرير العالي، مرشحات التمرير المنخفض؛ ◀ اقتران الإشارة وفصلها؛ ◀ مشغلات المحرك؛ ◀ المخازن المؤقتة (واقيات التيار الزائد ومرشحات الضوضاء)؛ ◀ المذبذبات. | ◀ مركبات الطاقة الجديدة والسكك الحديدية وتطبيقات النقل الأخرى؛ ◀ إمدادات الطاقة غير المنقطعة (UPS)، لتحل محل بنوك المكثفات الإلكتروليتية؛ ◀ مصدر طاقة للهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة المحمولة وما إلى ذلك؛ ◀ مفكات كهربائية قابلة لإعادة الشحن يمكن شحنها بالكامل في دقائق؛ ◀ أنظمة إضاءة الطوارئ وأجهزة النبض الكهربائية عالية الطاقة؛ ◀ الدوائر المتكاملة، وذاكرة الوصول العشوائي، وCMOS، والساعات وأجهزة الكمبيوتر الصغيرة، وما إلى ذلك. |
إذا كان لديك شيء تضيفه أو أفكار أخرى، فلا تتردد في مناقشته معنا.
وقت النشر: 22 ديسمبر 2021