सुपरकैपेसिटर कैसे काम करते हैं

सुपरकैपेसिटर कैसे काम करते हैं

इस पोस्ट में हम यह समझने जा रहे हैं कि एक सुपरकैपेसिटर क्या है, एक साधारण कैपेसिटर के समान या अलग से कितना निकट है, जहां इसका उपयोग किया जाता है और हम यह पता लगाने के लिए बैटरी और सुपर-कैपेसिटर के बीच तुलना कर रहे हैं कि उनमें से कौन सा बेहतर है।

आइए एक साधारण संधारित्र की मूल बातें समझें।



कैसे साधारण संधारित्र काम करता है

एक संधारित्र एक निष्क्रिय इलेक्ट्रॉनिक घटक है जो इंटरलेव्ड प्रवाहकीय और ढांकता हुआ सामग्री के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक ऊर्जा की छोटी मात्रा को संग्रहीत कर सकता है।



हम संधारित्र को तेजी से दर पर चार्ज और डिस्चार्ज कर सकते हैं इस संपत्ति के कारण हम उन्हें सभी बिजली आपूर्ति सर्किट में वोल्टेज स्मूदी के रूप में उपयोग करते हैं।

सभी कैपेसिटर में शरीर पर कुछ विनिर्देश होते हैं, जैसे कि ऑपरेटिंग तापमान, ऑपरेटिंग वोल्टेज, और कैपेसिटर का मूल्य जो आमतौर पर कुछ पिको-किराए से लेकर कुछ हज़ार माइक्रो-हर्ड तक होता है।



कैपेसिटर जो हम आमतौर पर उपभोक्ता ग्रेड इलेक्ट्रॉनिक्स पर पाते हैं, सिरेमिक, पॉलिएस्टर, पेपर, आदि होते हैं। इस प्रकार के कैपेसिटर में आमतौर पर माइक्रो-फ़्लैड से कम कुछ पिको-किराए की सीमा में कम समाई होती है।

उच्च समाई वाले इलेक्ट्रोलाइटिक प्रकार होते हैं, जिनकी समाई 0.1uF से लेकर कई हज़ार माइक्रोफ़ारड तक होती है।

इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर, कुछ रासायनिक इलेक्ट्रोलाइट के साथ ढांकता हुआ और एल्यूमीनियम पन्नी के साथ पक्ष के साथ भिगोने वाले ऊतक को जोड़कर अपनी चार्ज भंडारण क्षमता बढ़ाता है, जैसा कि आंकड़ा में दिखाया गया है।



सुपरकैपेसिटर आंतरिक लेआउट

एल्यूमीनियम और ऊतक का ढेर सिलेंडर रूप में लुढ़का हुआ है और एल्यूमीनियम चेसिस में रखा गया है। ऊतक के रोल, ऊंचाई और मोटाई का व्यास संधारित्र के विभिन्न मापदंडों को निर्धारित करता है।

इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर ध्रुवीकृत होते हैं, जिसका अर्थ है कि इसमें एनोड और कैथोड टर्मिनल हैं और हमें कैपेसिटर को इनपुट सप्लाई पोलरिटी को इंटरचेंज नहीं किया जाना चाहिए, जैसा कि हम अन्य प्रकार के कैपेसिटर पर करते हैं।

सुपरकैपेसिटर कैसे काम करते हैं

सुपरकैपेसिटर को अल्ट्राकैपसिटर या डबल लेयर्ड कैपेसिटर भी कहा जाता है। सुपरकैपेसिटर में विनम्र आवेश भंडारण क्षमता होती है और इसे आमतौर पर फराड (सूक्ष्म या पिको या नैनो उपसर्गों के बिना) में मापा जाता है।

एक सुपरकैपेसिटर कुछ फार्स से लेकर कुछ हज़ार फ़ार्स तक हो सकता है। साधारण कैपेसिटर के विपरीत, सुपरकैपेसिटर में कम ऑपरेटिंग वोल्टेज होता है, जो आमतौर पर 2.5 वी से 2.7 वी के बीच होता है।

वे कैपेसिटर बैंक से थ्रूपुट को बढ़ाने के लिए श्रृंखला और समानांतर कॉन्फ़िगरेशन में जुड़े हुए हैं।
सुपरकैपेसिटर का उपयोग किया जाता है, जहां बैटरी दिए गए कार्य को कुशलता से संभाल सकती है, वाहनों में तत्काल पुनर्योजी ब्रेक लगाने के लिए। गतिज ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है और थोड़ी देर के लिए संग्रहीत किया जाता है और वाहन को तेज करने के लिए पुन: उपयोग किया जाता है।

यह तंत्र वाहन की समग्र दक्षता में सुधार करता है। लेकिन अकेले बैटरी का उपयोग करना, ऊर्जा पर कब्जा कुशल नहीं है। कई कार निर्माता बैटरी के साथ संयोजन में सुपरकैपेसिटर के साथ प्रयोग कर रहे हैं और सिस्टम की समग्र दक्षता में सुधार कर रहे हैं।

सुपरकैपेसिटर में बैटरी की तुलना में बेहतर चार्ज और डिस्चार्ज चक्र हैं। हमारे स्मार्टफ़ोन में पाई जाने वाली एक विशिष्ट लिथियम-आयन बैटरी में लगभग 1000 चार्ज और डिस्चार्ज चक्र होते हैं, जहां सुपरकैपेसिटर के रूप में 1 मिलियन से अधिक चार्ज और डिस्चार्ज चक्र होते हैं।

बैटरी को लंबे समय तक कुछ वोल्टेज से नीचे डिस्चार्ज करने पर इसकी प्रभावी क्षमता बिगड़ जाती है। एक सुपरकैपेसिटर के पास ऐसी कोई सीमा नहीं है जो शून्य वोल्ट तक सभी तरह से जा सकता है।

लेकिन किसी भी संधारित्र को एक साल या उससे अधिक समय तक चार्ज करने के बिना छोड़ने से संधारित्र की प्लेटों के बीच कुछ रासायनिक प्रतिक्रिया के कारण इसकी आवेश धारण क्षमता भी बिगड़ सकती है।

सुपरकैपेसिटर का निर्माण:

सुपरकैपेसिटर का निर्माण मूल रूप से साधारण कैपेसिटर के समान होता है केवल अंतर सामग्री के प्रकार का उपयोग किया जाता है और ऊर्जा भंडारण क्षमता बढ़ाने के लिए कुछ विधि का उपयोग किया जाता है।

सुपरकैपेसिटर में इलेक्ट्रोलाइट में भिगोए गए विभाजक के दोनों ओर प्रवाहकीय प्लेटें होती हैं और विभाजक प्लास्टिक या कार्बन या पेपर से बना एक बहुत ही पतला ढांकता हुआ मैटरियल होता है।

प्लेट के बीच आयन हस्तांतरण की दक्षता बढ़ाने के लिए विभाजक को साधारण संधारित्र की तुलना में बहुत पतला बनाया जाता है।

सुपरकैपेसिटर को कभी-कभी डबल-लेयर के रूप में संदर्भित किया जाता है क्योंकि ऐसा तब होता है जब दोनों तरफ की प्लेटें चार्ज होती हैं और यह विभाजक के दोनों ओर चार्ज उत्पन्न करता है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

सुपरकैपेसिटर कैसे काम करते हैं

अब तक आपको सुपरकैपेसिटर और उसके मौलिक कामकाज के बारे में पता चल जाएगा।

बैटरी बनाम सुपरकैपेसिटर:

बैटरी और सुपरकैप में ऊर्जा घनत्व और वजन की तुलना करें।

लिथियम-आयन और लिथियम-पॉलिमर में व्यावसायिक रूप से उपलब्ध किसी भी अन्य बैटरी तकनीक की तुलना में सबसे अधिक ऊर्जा घनत्व है। यही कारण है कि हमारे स्मार्टफोन और अन्य पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स ली-आयन / बहुलक के साथ निर्मित होते हैं।

सुपरकैप का ऊर्जा घनत्व लिथियम बैटरी की तुलना में बहुत कम है, इस प्रकार यह केवल गैर-पोर्टेबल उपकरणों के लिए आदर्श बनाता है।

सुपरकैप तेजी से चार्ज और डिस्चार्जिंग में बहुत अच्छे हैं। यह सभी प्रकार की बैटरी में उच्च आंतरिक प्रतिरोध के कारण बैटरी के साथ प्राप्त नहीं किया जा सकता है।

अगर हम बैटरी को उसकी सुरक्षित वर्तमान सीमा से बाहर करने का प्रयास करते हैं, तो हम बैटरी को नुकसान पहुंचा सकते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि बैटरी में आंतरिक प्रतिरोध होता है और गर्मी पैदा होती है। उत्पन्न थर्मल ऊर्जा बैटरी की क्षमता को अपरिवर्तनीय क्षति बनाने के लिए पर्याप्त है।

सुपरकैप्स में, आंतरिक प्रतिरोध बहुत छोटा है, यहां तक ​​कि कुछ ऑटोमोबाइल बैटरियों में आंतरिक प्रतिरोध की तुलना में छोटा है जो उच्च वर्तमान प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। थर्मल के कारण सुपरकैपेसिटर के क्षतिग्रस्त होने की संभावना बहुत कम है।

बैटरी बहुत लंबे समय तक चार्ज रख सकती है, लेकिन सुपरकैप्स के लिए सेल्फ-डिस्चार्ज एक समस्या है और लंबे समय तक ऊर्जा के भंडारण के लिए उपयुक्त नहीं है।

अब इसका समापन समय,

तो उनमें से कौन बेहतर है? संभवतः उनमें से कोई भी एक-दूसरे से श्रेष्ठ नहीं है। बैटरियों में बड़ी पोर्टेबिलिटी होती है लेकिन, सुपरकैप में बहुत अधिक चार्जिंग और डिस्चार्जिंग दर होती है। दिन के अंत में यह उस एप्लिकेशन पर निर्भर करता है जो हम उपयोग करते हैं और यह फैसला करता है कि उनमें से कौन सा सबसे उपयुक्त है।

हमें टिप्पणी अनुभाग में बताएं, क्या आपको लगता है कि प्रौद्योगिकी में तेजी से विकास के कारण एक दिन सुपरकैपेसिटर बैटरी को बदल देगा।




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