אלמנט פסיבי פשוט שיכול לאחסן אנרגיה חשמלית , כאשר מקור מתח המופעל נקרא קבלים. יש לו יכולת או יכולת לאגור אנרגיה חשמלית על ידי ייצור הבדל פוטנציאלי על פני לוחותיה, והיא מתנהגת כמו נטענת סוֹלְלָה . הקבל מורכב משתי לוחות מוליכים מקבילים, שאינם מחוברים זה לזה. הפלטות מופרדות על ידי חומר בידוד בשם Dielectric, שהוא נייר שעווה, קרמיקה, פלסטיק נציץ או ג'ל נוזלי. בשל חומר בידוד זה, ה זרם DC לא יכול לזרום דרך הקבל. הוא חוסם את זרימת הזרם והקבל נטען עד מתח האספקה שלו ומשמש כמבודד. כאשר משתמשים בקבל במעגלי זרם זרם, זרם הזרם עובר דרך הקבל ללא בלוקים. המאפיין החשמלי של הקבל הוא קיבול והוא נמדד בפאראדים (F). תלוי בדיאלקטרי, הקיבול של הקבל שונה. יש קבל אחד בעל קיבולת האחסון הגבוהה ביותר. אחד כזה הוא קבלים סופר. מאמר זה דן בסקירה של קבלים-על.
מהו Supercapacitor?
הַגדָרָה: קבל-על המכונה גם אולטרא-קבלים או כקיבולת גבוהה קַבָּל או קבלים אלקטרוליטיים בעלי שכבה כפולה שיכולים לאגור כמויות גדולות של אנרגיה כמעט פי 10 עד 100 יותר אנרגיה בהשוואה לקבלים האלקטרוליטיים. זה עדיף בהרבה על סוללות בגלל יכולת הטעינה המהירה יותר ומסירת האנרגיה המהירה יותר. יש לו יותר מחזורי טעינה ופריקה מאשר סוללות נטענות. אלה פותחו בתקופה המודרנית לטובת תועלות תעשייתיות וכלכליות. הקיבול של הקבל הזה נמדד גם ב- Farad (F). היתרון העיקרי של קבל זה הוא יעילותו ויכולת האחסון הגבוהה שלו.
קבלים-על
עובד סופר-קבלים
בדומה לקבל רגיל, גם בקבל-העל יש שתי לוחות מקבילים עם שטח גדול יותר. אבל ההבדל הוא שהמרחק בין הלוחות קטן. הלוחות מורכבים ממתכות וספוגים באלקטרוליטים. הפלטות מופרדות על ידי שכבה דקה הנקראת מבודד.
סמל קבלים-על
כאשר נוצרים מטענים הפוכים משני צידי המבודד , נוצרת שכבה כפולה חשמלית והצלחות טעונות. לפיכך קבל-העל טעון ובעל קיבול גבוה יותר. קבלים אלה משמשים לספק כוח גבוה ולאפשר זרמי עומס גבוהים עם עמידות נמוכה. עלות קבל העל גבוהה בגלל קיבול הטעינה והפריקה הגבוה שלו.
שכבה חשמלית-כפולה נוצרת כאשר מחליפים את הלוחות ונוצרים מטענים מנוגדים משני צידי הלוחות. מכאן שקבלי העל נקראים גם קבלים שכבתיים כפולים או שכבה כפולה חשמלית קבלים (EDLC’S). כאשר שטח הלוחות גדל והמרחק בין הלוחות יורד, אז הקיבול של הקבל עולה.
עובד על קבלים-על
כאשר קבלים-העל אינם טעונים, כל המטענים מופצים באופן אקראי בתוך התא. כאשר קבל העל טעון, כל המטענים החיוביים נמשכים לטרמינל השלילי והמטענים השליליים נמשכים לטרמינל החיובי. בדרך כלל קיימים קבלים-על עם קיבול 420F, טעינה ופריקה של זרם 4-2 אמפר בטמפרטורת החדר של -22 מעלות צלזיוס.
איך טוענים סופר-קבלים?
לקבל-העל יכולת פריקה עצמית ומחזורי טעינה ללא הגבלה. סוגים אלה של קבלים יכולים לעבוד עם מתח נמוך (2-3 וולט) וניתן לחבר אותם בסדרה כדי לייצר מתח גבוה המשמש בציוד רב עוצמה. זה יכול לאחסן יותר אנרגיה ומשתחרר באופן מיידי ומהיר יותר בהשוואה לסוללות.
כשקבל זה מחובר למעגל או למתח מתח DC, הלוחות הם מטענים ונוצרים מטענים מנוגדים משני צידי המפריד, היוצרים קבל אלקטרוליטי שכבה כפולה.
כדי לטעון קבלים-על, חבר את הצד החיובי של מקור המתח למסוף החיובי של קבל-העל והצד השלילי של מקור המתח מחובר למסוף השלילי של קולט-העל.
אם קבל העל מחובר למקור מתח של 15 וולט, הוא נטען עד 15 וולט. כאשר המתח גדל מעבר למקור המתח המיושם, קבלים העל עלולים להיפגע. לכן, הנגד מחובר בסדרה עם מקור המתח וקבל כדי להקטין את כמות הזרם הזורם דרך הקבל והוא לא נפגע.
אספקת הזרם הקבוע ואספקת המתח המוגבלת מתאימים לקבל-העל. כאשר המתח מוגבר בהדרגה, כמות הזרם הזורמת דרך הקבל משתנה. במצב טעון במלואו, הזרם יורד כברירת מחדל.
Supercapacitor לעומת סוללה
נעשה שימוש נרחב בסוללות עם נפח ומשקל ספציפיים, ויש להם גם צפיפות אנרגיה טובה יותר. קבלים-על הם קבלים בעלי קיבולת גבוהה עם צפיפות הספק גבוהה. בהשוואה לסוללה, למצב העל יכולת טעינה מהירה של טעינה, יכול להתמודד עם טמפרטורה נמוכה-גבוהה, אמינות גבוהה ועכבה נמוכה.
עלות הסוללה נמוכה ואילו עלות קבלים-על גבוהה. לקבלי-על יכולת פריקה עצמית. בסוללה, מתח ההפעלה קובע את מצבי הטעינה והפריקה. בקבל-על, המתח המותר תלוי בסוג החומר הדיאלקטרי המשמש בין הלוחות. וגם האלקטרוליט בקבל עשוי להגדיל את הקיבול.
ניתן להשיג סוללות בסוללות עופרת, Ni-MH, Li-Po, Li-ion, LMP וכו '. קבלים-סופר-קבלים זמינים עם אלקטרוליטים אורגניים, אלקטרוליטים מימיים, נוזלים יוניים, היברידי, וקבלים-סופר-קבלים-פסאודו. משתמשים בסוללות לאחסון כמויות גדולות של אנרגיה וקבלים-על משמשים לספק צפיפות הספק גבוהה.
מהפך סולארי באמצעות סופר קבלים
ה מהפך סולארי מועיל לחקלאים בהשקיה, בגידור וכו '. המהפך הסולארי משתמש בלוחות סולאריים וב- אנרגיה סולארית המתקבל מלוחות אלה מאוחסן בסוללה. למערכת המהפך הסולארי השלם מתג הפעלה / כיבוי לבקרת טעינת הסוללה בהתאם למטרת החקלאי.
ממיר-שמש-באמצעות-קבלים-על
דיאגרמת הגוש של מהפך השמש באמצעות קבלים-על מכילה,
- פנל סולארי
- מחולל דופק
- שנאי מדרגה
- MOSFET
- מתג הדלק / כבה
- קבלים-על ו
- סוללה נטענת
כשמוליכי הסוללה מחוברים לדופק גֵנֵרָטוֹר ובתור ל- MOSFET, הוא מסוגל לייצר פעימות ON / OFF בתדרים שונים. הפולסים מוזנים לעלייה שַׁנַאי כדי להשיג מתח זרם זרם נמוך. מתח AC זה משמש ליישומים שונים במהלך החקלאות. קבלים-העל משמשים בכל התהליך להפעלת הספק גבוה, לטעינה מהירה ואחסון אנרגיה סולארית ולהגדלת חיי הסוללה.
ניתן להגדיל את אנרגיית הפלט של הלוחות הסולאריים על ידי הגדלת ממדי הלוחות הסולאריים.
יישומים
היישומים של קבלים-העל כוללים את הדברים הבאים.
- לספק ספקים גבוהים ולגשר על פערי חשמל
- יישומים תעשייתיים ואלקטרוניים
- משמש בטורבינות רוח, כלי רכב חשמליים והיברידיים
- בלימה רגנרטיבית לשחרור הכוח בתאוצה
- להפעלת כוח במערכות התחלה-עצירה
- לווסת מתח ברשת האנרגיה
- לתפוס ולסייע לעוצמה בעומסים נמוכים ובעומסים מורמים
- מגבה את הכוח במצב פריקה מהיר.
שאלות נפוצות
1). האם קבלים-על יכולים להחליף סוללות?
כדי לספק צפיפות הספק גבוהה ולצורכי טעינה פשוטים ומהירים יותר, קבלים-העל יכולים להחליף סוללות.
2). כמה אנרגיה יכולה קופסת-על לאחסן?
קבלים העל מאחסנים כמות אנרגיה מקסימלית של 22.7 ג'אול לאספקת 5.5 וולט. הוא אוגר פי 10-100 יותר אנרגיה ליחידת מסה או נפח בהשוואה לקבלים אלקטרוליטיים
3). מה ההבדל בין סוללה למצב-על?
סוללות משמשות לאחסון אנרגיה גבוהה וקבלים-על בעלי צפיפות הספק גבוהה.
קבלים-על משמשים לאחסון ושחרור חשמל במהירות ואילו סוללות מאחסנות את האנרגיה לתקופות ארוכות יותר.
4). כמה זמן יכול סופר-קבלים להחזיק מטען?
זמן הטעינה של קבל העל הוא 1-10 שניות בהשוואה ל 10-60 דקות להגיע לסוללה טעונה במלואה. הוא מספק 10,000 וואט / ק'ג עם מחזורי טעינה ללא הגבלה.
5). מדוע לא להשתמש בקבלים במקום בסוללות?
קבלים מאחסנים אנרגיה חשמלית ויש להם אלפי מחזורי טעינה. הסוללה נשארת קבועה כאשר היא מתפרקת בזרם קבוע ומפלט כוח קבוע. בעוד שמתח הקבל יורד באופן ליניארי בזרם קבוע, גם תפוקת הכוח יורדת. לכן, לא ניתן להחליף את הקבל בסוללה. מעגל מווסת מתח משמש להחלפת קבלים בסוללה.
לפיכך, זה הכל בערך סקירה של קבלים-על . אלה משמשים באלקטרוניקה כמו גם ביישומים תעשייתיים. הנה שאלה עבורך, מה תפקידו של קבלים-על?
