En aquest post, comprendreem què és un supercondensador, fins a quin punt s’assembla o diferent a un condensador ordinari, on s’utilitza i farem comparacions entre bateries i supercondensadors per esbrinar quin d’ells és superior.
Anem a entendre els conceptes bàsics d’un condensador normal.
Com funciona el condensador ordinari
Un condensador és un component electrònic passiu que pot emmagatzemar una petita quantitat d'energia electrostàtica entre el material conductor i el dielèctric intercalat.
Podem carregar i descarregar el condensador a una velocitat ràpida a causa d’aquesta propietat que els fem servir com a suavitzadors de tensió en tots els circuits d’alimentació.
Tots els condensadors tenen algunes especificacions recobertes al cos, com ara la temperatura de funcionament, la tensió de funcionament i el valor del condensador, que sol variar des de pocs pico-farads fins a pocs milers de micro-farads.
Els condensadors que trobem normalment en electrònica de consum són ceràmics, polièster, paper, etc. Aquests tipus de condensadors solen tenir una baixa capacitat en el rang d’uns pocs farico-pico a menys que un micro-faradi.
Els de major capacitat són de tipus electrolític, que té una capacitat que oscil·la entre 0,1 uF i diversos milers de microfarades.
El condensador electrolític augmenta la seva capacitat d’emmagatzematge de càrrega afegint un teixit xopat amb algun electròlit químic com a dielèctric i qualsevol dels costats amb paper d’alumini, tal com es mostra a la figura.
La pila d’alumini i teixits s’enrotlla en forma de cilindre i s’allotja en un xassís d’alumini. El diàmetre del rotlle, l'alçada i el gruix del teixit determina els diversos paràmetres del condensador.
Els condensadors electrolítics estan polaritzats, el que significa que té un ànode i un càtode i no hauríem d’intercanviar la polaritat d’alimentació d’entrada al condensador com ho fem en altres tipus de condensadors.
Com funcionen els supercondensadors
El supercondensador també es diu Ultracapacitor o condensador de doble capa. El supercondensador té una gran capacitat d’emmagatzematge de càrrega i es mesura generalment en Farad (sense prefixos micro ni pico ni nano).
Un supercondensador pot anar des de pocs Farads fins a pocs milers de Farads. A diferència dels condensadors normals, el supercondensador té un voltatge de funcionament inferior, que sol estar entre 2,5V i 2,7V.
Es connecten en sèrie i en configuració paral·lela per augmentar el rendiment del banc de condensadors.
Els supercondensadors s’utilitzen quan les bateries no poden gestionar la tasca donada de manera eficient, per frenar de forma regenerativa instantània als vehicles. L’energia cinètica es converteix en energia elèctrica i s’emmagatzema durant un temps i es reutilitza per accelerar el vehicle.
Aquest mecanisme millora l’eficiència general del vehicle. Però només utilitzant bateries, la captació d’energia no és eficient. Molts fabricants d’automòbils experimenten amb supercondensadors en combinació amb bateries i han millorat l’eficiència general del sistema.
El supercondensador té millors cicles de càrrega i descàrrega en comparació amb les bateries. Una bateria de ions de liti típica que es troba als nostres telèfons intel·ligents té aproximadament 1.000 cicles de càrrega i descàrrega, on com a supercondensador té més d’un milió de cicles de càrrega i descàrrega.
Les bateries deterioren la seva capacitat efectiva quan la bateria es descarrega per sota de cert voltatge durant un temps prolongat. Un supercondensador no té aquests límits i pot arribar fins a zero volts.
Però deixar qualsevol condensador durant un període prolongat de temps, com ara aproximadament un any, sense càrrega, també pot deteriorar la seva capacitat de retenció de càrrega a causa d'una reacció química entre les plaques del condensador.
Construcció del supercondensador:
La construcció dels supercondensadors és fonamentalment la mateixa que el condensador ordinari, només la diferència és el tipus de material utilitzat i s’utilitza algun mètode per augmentar la capacitat d’emmagatzematge d’energia.
Els supercondensadors tenen plaques conductores a banda i banda del separador amarades d’electròlit i el separador és un material dielèctric molt prim fet de plàstic o carbó o paper.
El separador es fa molt prim en comparació amb el condensador ordinari per augmentar l'eficiència de la transferència d'ions entre les plaques.
Els supercondensadors de vegades es denominen de doble capa, això es deu al fet que quan les plaques dels dos costats es carreguen produeix càrrega a banda i banda del separador tal com es mostra a la figura.
A hores d’ara ja tindreu una idea sobre el supercondensador i el seu funcionament fonamental.
Bateria vs supercondensador:
Comparem la densitat i el pes de l’energia en bateries i supercaps.
Els ions de liti i polímer de liti tenen la densitat d’energia més alta en comparació amb qualsevol altra tecnologia de bateries disponible comercialment. Aquesta és la raó per la qual els nostres telèfons intel·ligents i altres aparells electrònics portàtils estan construïts amb li-ion / polímer.
La densitat energètica dels supercaps és força baixa en comparació amb les bateries de liti, de manera que és ideal només per a dispositius no portàtils.
Els supercaps són molt bons per carregar i descarregar ràpidament. Això no es pot aconseguir amb la bateria a causa de la major resistència interna en tot tipus de bateries.
Si intentem descarregar la bateria més enllà del límit de corrent més segur, podríem danyar-la. Això es deu al fet que les bateries tenen resistència interna i generen calor. L’energia tèrmica generada és suficient per generar danys irreversibles a la capacitat de la bateria.
En supercaps, la resistència interna és molt petita, fins i tot menor que la resistència interna en algunes bateries d’automòbils, dissenyada per proporcionar un alt corrent. La possibilitat que el supercondensador es faci malbé a causa de la temperatura és força baixa.
Les bateries poden mantenir la càrrega durant un període de temps molt llarg, però per a supercaps l’autodescàrrega és un problema i no és adequada per emmagatzemar energia durant un llarg període de temps.
Ara és el moment de la conclusió,
Quin d'ells és, doncs, superior? Probablement cap d’ells sigui superior entre ells. Les bateries tenen una gran portabilitat, però les supercaps tenen una taxa de càrrega i descàrrega molt alta. Al final del dia, depèn de l'aplicació què fem servir i això decideix quin d'ells és el més adequat.
Feu-nos-ho saber a la secció de comentaris, creieu que algun dia els supercondensadors substituiran les bateries a causa del ràpid desenvolupament tecnològic.
Anterior: brunzidor amb un ritme sonor incremental Següent: SG3525 Circuit d’inversors de pont complet
