خازن قطعهای است که بار الکتریکی را ذخیره میکند. اصل ذخیره انرژی خازن عمومی و ابرخازن (EDLC) یکسان است، هر دو بار را به شکل میدان الکترواستاتیک ذخیره میکنند، اما ابرخازن برای آزادسازی سریع و ذخیره انرژی، به ویژه برای کنترل دقیق انرژی و دستگاههای بار لحظهای، مناسبتر است.
بیایید در مورد خازنهای اصلی مرسوم یا همان ابرخازنها در زیر بحث کنیم.
| موارد مقایسه | خازن معمولی | ابرخازن |
| نمای کلی | خازن معمولی یک دیالکتریک ذخیره بار ساکن است که میتواند بار دائمی داشته باشد و به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرد. این یک قطعه الکترونیکی ضروری در زمینه الکترونیک قدرت است. | ابرخازن که با نامهای خازن الکتروشیمیایی، خازن دولایه، خازن طلا و خازن فارادی نیز شناخته میشود، یک عنصر الکتروشیمیایی است که از دهههای ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ برای ذخیره انرژی با قطبی کردن الکترولیت توسعه داده شد. |
| ساخت و ساز | یک خازن معمولی از دو رسانای فلزی (الکترود) تشکیل شده است که به صورت موازی به هم نزدیک هستند اما با هم تماس ندارند و یک دی الکتریک عایق در بین آنها قرار دارد. | یک ابرخازن از یک الکترود، یک الکترولیت (حاوی نمک الکترولیت) و یک جداکننده (که از تماس بین الکترودهای مثبت و منفی جلوگیری میکند) تشکیل شده است. الکترودها با کربن فعال پوشیده شدهاند که منافذ ریزی روی سطح خود دارد تا مساحت سطح الکترودها را افزایش داده و در مصرف برق بیشتر صرفهجویی کند. |
| مواد دیالکتریک | اکسید آلومینیوم، لایههای پلیمری یا سرامیکها به عنوان دیالکتریک بین الکترودها در خازنها استفاده میشوند. | یک ابرخازن دیالکتریک ندارد. در عوض، از یک لایه دوگانه الکتریکی تشکیل شده توسط یک جامد (الکترود) و یک مایع (الکترولیت) در سطح مشترک به جای دیالکتریک استفاده میکند. |
| اصل کار | اصل کار خازن این است که بار توسط نیروی میدان الکتریکی جابجا میشود، وقتی دیالکتریک بین هادیها وجود داشته باشد، مانع حرکت بار میشود و باعث تجمع بار روی هادی میشود و در نتیجه باعث تجمع ذخیره بار میشود. | از سوی دیگر، ابرخازنها با قطبی کردن الکترولیت و همچنین بارهای شبهخازنی اکسایش-کاهش، به ذخیرهسازی انرژی بار دولایه دست مییابند. فرآیند ذخیره انرژی در ابرخازنها بدون واکنشهای شیمیایی برگشتپذیر است و بنابراین میتوان آنها را صدها هزار بار بارها شارژ و دشارژ کرد. |
| ظرفیت خازنی | ظرفیت کوچکتر. ظرفیت خازنی عمومی از چند pF تا چند هزار μF متغیر است. | ظرفیت بزرگتر. ظرفیت ابرخازن به قدری زیاد است که میتوان از آن به عنوان باتری استفاده کرد. ظرفیت ابرخازن به فاصله بین الکترودها و مساحت سطح الکترودها بستگی دارد. بنابراین، الکترودها با کربن فعال پوشش داده میشوند تا مساحت سطح افزایش یابد و به ظرفیت بالا دست یابند. |
| چگالی انرژی | کم | بالا |
| انرژی ویژه | <0.1 وات ساعت بر کیلوگرم | ۱-۱۰ وات ساعت بر کیلوگرم |
| توان ویژه | ۱۰۰۰۰۰+ وات ساعت بر کیلوگرم | ۱۰۰۰۰+ وات ساعت بر کیلوگرم |
| زمان شارژ/دشارژ | زمان شارژ و دشارژ خازنهای معمولی معمولاً ۱۰۳ تا ۱۰۶ ثانیه است. | ابرخازنها میتوانند شارژ را سریعتر از باتریها، در حدود ۱۰ ثانیه، تحویل دهند و در واحد حجم، بار بیشتری نسبت به خازنهای معمولی ذخیره کنند. به همین دلیل است که بین باتریها و خازنهای الکترولیتی در نظر گرفته میشوند. |
| عمر چرخه شارژ/دشارژ | کوتاهتر | طولانیتر (عموماً ۱۰۰۰۰۰+، تا ۱ میلیون چرخه، بیش از ۱۰ سال سابقه استفاده) |
| راندمان شارژ/دشارژ | >95% | ۸۵٪-۹۸٪ |
| دمای عملیاتی | -20 تا 70 ℃ | -40 تا 70 ℃ (ویژگیهای دمای بسیار پایین بهتر و محدوده دمایی وسیعتر) |
| ولتاژ نامی | بالاتر | پایینتر (معمولاً ۲.۵ ولت) |
| هزینه | پایینتر | بالاتر |
| مزیت | ضرر کمتر تراکم بالای ادغام کنترل توان اکتیو و راکتیو | طول عمر طولانی ظرفیت فوق العاده بالا زمان شارژ و دشارژ سریع جریان بار بالا محدوده دمای عملیاتی وسیعتر |
| کاربرد | ▶خروجی منبع تغذیه روان؛ ▶ اصلاح ضریب توان (PFC)؛ ▶ فیلترهای فرکانس، فیلترهای بالاگذر، پایینگذر؛ ▶ اتصال و جداسازی سیگنال؛ ▶ استارت موتور؛ ▶ بافرها (محافظهای ولتاژ و فیلترهای نویز)؛ ▶نوسانسازها. | ▶ وسایل نقلیه انرژی جدید، راه آهن و سایر کاربردهای حمل و نقل؛ ▶ منبع تغذیه بدون وقفه (یو پی اس)، جایگزین بانکهای خازنی الکترولیتی؛ ▶ منبع تغذیه برای تلفنهای همراه، لپتاپها، دستگاههای دستی و غیره؛ ▶پیچگوشتیهای برقی قابل شارژ که میتوانند در عرض چند دقیقه به طور کامل شارژ شوند؛ ▶ سیستمهای روشنایی اضطراری و دستگاههای پالس الکتریکی پرقدرت؛ ▶ آی سی ها، رم، CMOS، ساعت ها و میکروکامپیوترها و غیره |
اگر نکتهای برای اضافه کردن یا نکات دیگری دارید، لطفاً با ما در میان بگذارید.
زمان ارسال: ۲۲ دسامبر ۲۰۲۱