सुपरकैपेसिटर - उपकरण, व्यावहारिक अनुप्रयोग, फायदे और नुकसान

सुपरकैपेसिटर क्या है

सुपरकैपेसिटर या सुपरकैपेसिटर साधारण इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर के समान होते हैं, हालांकि वे बाद वाले से बहुत अधिक विद्युत क्षमता (बेहद बड़े कैपेसिटर) में भिन्न होते हैं। इसके गुणों के संदर्भ में, आयनिस्टर बैटरी और कैपेसिटर के बीच एक क्रॉस है। उनके उपकरण को एक इलेक्ट्रिक डबल लेयर के साथ कैपेसिटर के रूप में वर्णित किया जा सकता है, यह कुछ भी नहीं है कि सुपरकैपेसिटर को EDLC - अंग्रेजी संसाधनों में इलेक्ट्रिक डबल लेयर कैपेसिटर कहा जाता है।

ऐसा संधारित्र इसमें होने वाली विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं के कारण काम करता है, न कि केवल प्लेटों के बीच ढांकता हुआ में संग्रहीत विद्युत क्षेत्र के कारण, जैसा कि एक पारंपरिक संधारित्र में होता है। प्लेटों के बीच कोई शास्त्रीय ढांकता हुआ परत नहीं है, और प्लेटें स्वयं विपरीत प्रकार के प्रभारी वाहकों के विभिन्न पदार्थों से बने होते हैं।

इस हद तक कि संधारित्र की समाई इसकी प्लेटों के क्षेत्र के सीधे आनुपातिक है; बड़ी क्षमता प्राप्त करने के लिए, प्लेटों का विस्तृत क्षेत्र होना आवश्यक है। यह इस कारण से है कि सुपरकैपेसिटर के इलेक्ट्रोड आमतौर पर फोमयुक्त कार्बन से बने होते हैं, जो «प्लेटों» का एक बहुत ही महत्वपूर्ण क्षेत्र देता है।

इलेक्ट्रोड एक विभाजक द्वारा अलग किए जाते हैं और एक ठोस एसिड या क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट में होते हैं। विभाजक इलेक्ट्रोड के बीच शॉर्ट सर्किट को समाप्त करता है। रूबिडियम, चांदी और आयोडीन के क्रिस्टलीय इलेक्ट्रोलाइट उच्च क्षमता, कम आत्म-निर्वहन आयनिस्टर्स बनाना संभव बनाता है, जो कम तापमान के प्रतिरोधी होते हैं।

कम आंतरिक प्रतिरोध वाले सुपरकैपेसिटर प्राप्त होते हैं, उदाहरण के लिए, सल्फ्यूरिक एसिड समाधान के आधार पर, लेकिन ऐसे सुपरकैपेसिटर का ऑपरेटिंग वोल्टेज 1 वोल्ट तक सीमित होता है, इसके अलावा, ऐसे समाधान जहरीले होते हैं, इसलिए उनका उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।

सुपरकैपेसिटर में एक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया कुछ इलेक्ट्रॉनों को इलेक्ट्रोड छोड़ने का कारण बनती है, जो इलेक्ट्रोड को सकारात्मक रूप से चार्ज करती है। नकारात्मक आयन इलेक्ट्रोलाइट द्वारा सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रोड की ओर आकर्षित होते हैं। यह एक विद्युत परत बनाता है।

नतीजतन, सुपरकैपेसिटर का चार्ज कार्बन और इलेक्ट्रोलाइट के बीच इंटरफेस में जमा होता है, और कटियन और आयनों द्वारा बनाई गई विद्युत परत की मोटाई केवल 1-5 एनएम होती है, जो कैपेसिटर प्लेटों के बीच बहुत कम दूरी के बराबर होती है। . इसके परिणामस्वरूप फैराड में मापी गई महत्वपूर्ण धारिता होती है। सुपरकैपेसिटर ध्रुवीय होता है, इसलिए सर्किट से कनेक्ट करते समय सही ध्रुवता का निरीक्षण करना आवश्यक होता है।

सुपरकैपेसिटर का अनुप्रयोग

आज, सुपरकैपेसिटर अक्सर डिजिटल तकनीक में माइक्रोकंट्रोलर्स, मेमोरी सर्किट, सीएमओएस चिप्स, इलेक्ट्रॉनिक घड़ियों और अन्य के लिए बैकअप बिजली आपूर्ति के रूप में पाए जाते हैं।

जब बैटरी के साथ संयोजन में उपयोग किया जाता है, तो सुपरकेपसिटर दक्षता भी बढ़ा सकते हैं और बैटरी के वजन और आकार में कमी को सक्षम कर सकते हैं, पीक लोड के दौरान अतिरिक्त शक्ति प्रदान करते हैं।

कैपेसिटर और बैटरी के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति में होने के कारण, सुपरकैपेसिटर विभिन्न क्षेत्रों में लागू होते हैं: पुनर्योजी ब्रेकिंग सिस्टम में ऊर्जा भंडारण, कम बिजली के अनुप्रयोग और तेज़ चार्जिंग अनुप्रयोग (लाइटनिंग, प्लेयर, मेमोरी, आदि)।

भविष्य में पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, इलेक्ट्रिक कारों और बैटरी पर चलने वाली किसी भी चीज़ को शामिल करने की संभावना है, इस लाभ के साथ कि उन्हें मिनटों में चार्ज किया जा सकता है। सुपरकैपेसिटर भी अपरिहार्य हैं जब अल्पकालिक बिजली की खपत की स्थिति में बड़ी संख्या में चार्ज-डिस्चार्ज चक्रों की आवश्यकता होती है।

हम आज सुपरकैपेसिटर के सफल अनुप्रयोग के केवल कुछ क्षेत्रों को सूचीबद्ध करते हैं:

• पवन ऊर्जा,
• चिकित्सकीय संसाधन,
• निरर्थक उर्जा आपूर्ति,
• ऊर्जा आरक्षित,
• ब्रेक लगाना ऊर्जा उत्थान,
• उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और रसोई उपकरणों के लिए भोजन,
• बिजली एलईडी और सेंसर,
• बैकअप मेमोरी,
• इलेक्ट्रॉनिक तालों की बिजली आपूर्ति बनाए रखना,
• वोल्टेज स्थिरीकरण।

फायदे और नुकसान

सुपरकैपेसिटर के नुकसान में कम ऑपरेटिंग वोल्टेज (प्रति सेल 2.7 वोल्ट तक, जो बैटरी में सुपरकैपेसिटर इकट्ठा करने की आवश्यकता होती है) और बैटरी और कैपेसिटर की तुलना में उच्च कीमत शामिल है।

सुपरकैपेसिटर की सकारात्मक विशेषताएं: चार्जिंग और डिस्चार्जिंग गति, सैकड़ों हजारों चक्रों का संसाधन, रखरखाव-मुक्त, छोटे आकार और वजन, उपयोग में आसानी, ऑपरेटिंग तापमान की विस्तृत श्रृंखला, लंबी सेवा जीवन।

यह सभी देखें: बैटरी और कैपेसिटर में क्या अंतर है