સુપરકેપેસિટર્સ - ઉપકરણ, વ્યવહારુ એપ્લિકેશન, ફાયદા અને ગેરફાયદા

સુપરકેપેસિટર શું છે

સુપરકેપેસિટર્સ અથવા સુપરકેપેસિટર્સ સામાન્ય ઈલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સ જેવા હોય છે, જો કે તેઓ ખૂબ ઊંચી વિદ્યુત ક્ષમતા (અત્યંત મોટા કેપેસિટર્સ)માં બાદ કરતા અલગ છે. તેના ગુણધર્મોના સંદર્ભમાં, ionistor એ બેટરી અને કેપેસિટર વચ્ચેનો ક્રોસ છે. તેના ઉપકરણને ઇલેક્ટ્રિક ડબલ લેયર સાથેના કેપેસિટર તરીકે વર્ણવી શકાય છે, એવું નથી કે સુપરકેપેસિટરને અંગ્રેજી સંસાધનોમાં EDLC — ઇલેક્ટ્રિક ડબલ લેયર કેપેસિટર કહેવામાં આવે છે.

આવા કેપેસિટર તેમાં થતી ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રક્રિયાઓને આભારી કામ કરે છે, અને પરંપરાગત કેપેસિટરની જેમ પ્લેટો વચ્ચેના ડાઇલેક્ટ્રિકમાં સંગ્રહિત ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રને કારણે નહીં. પ્લેટો વચ્ચે કોઈ શાસ્ત્રીય ડાઇલેક્ટ્રિક સ્તર નથી, અને પ્લેટો પોતે વિપરીત પ્રકારના ચાર્જ કેરિયર્સમાં અલગ પદાર્થોથી બનેલી હોય છે.

એ હદ સુધી કે કેપેસિટરની ક્ષમતા તેની પ્લેટોના ક્ષેત્રફળના સીધા પ્રમાણસર છે; મોટી ક્ષમતા મેળવવા માટે, પ્લેટોનો વ્યાપક વિસ્તાર હોવો જરૂરી છે. તે આ કારણોસર છે કે સુપરકેપેસિટરના ઇલેક્ટ્રોડ સામાન્ય રીતે ફોમડ કાર્બનથી બનેલા હોય છે, જે "પ્લેટો" નો ખૂબ જ નોંધપાત્ર વિસ્તાર આપે છે.

ઇલેક્ટ્રોડ્સ વિભાજક દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે અને તે ઘન એસિડ અથવા આલ્કલાઇન ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં હોય છે. વિભાજક ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેના ટૂંકા સર્કિટને દૂર કરે છે. રુબિડિયમ, સિલ્વર અને આયોડિનનું સ્ફટિકીય ઇલેક્ટ્રોલાઇટ નીચા તાપમાને પ્રતિરોધક, ઉચ્ચ-ક્ષમતા, ઓછી સ્વ-ડિસ્ચાર્જ ionistors બનાવવાનું શક્ય બનાવે છે.

નીચા આંતરિક પ્રતિકાર સાથેના સુપરકેપેસિટર્સ મેળવવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, સલ્ફ્યુરિક એસિડ સોલ્યુશનના આધારે, પરંતુ આવા સુપરકેપેસિટર્સનું ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ 1 વોલ્ટ સુધી મર્યાદિત છે, વધુમાં, આવા ઉકેલો ઝેરી હોય છે, તેથી તેઓ ભાગ્યે જ ઉપયોગમાં લેવાય છે.

સુપરકેપેસિટરમાં ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાના કારણે કેટલાક ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોડ્સ છોડી દે છે, જે ઇલેક્ટ્રોડ્સને હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરે છે. નકારાત્મક આયનો ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા ઇલેક્ટ્રોડ્સ તરફ આકર્ષાય છે. આ એક વિદ્યુત સ્તર બનાવે છે.

પરિણામે, સુપરકેપેસિટરનો ચાર્જ કાર્બન અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર સંગ્રહિત થાય છે, અને કેશન્સ અને આયનો દ્વારા બનેલા વિદ્યુત સ્તરની જાડાઈ માત્ર 1-5 એનએમ છે, જે કેપેસિટર પ્લેટો વચ્ચેના ખૂબ જ નાના અંતરની સમકક્ષ છે. . આ ફેરાડ્સમાં માપવામાં આવેલ નોંધપાત્ર કેપેસીટન્સમાં પરિણમે છે. સુપરકેપેસિટર ધ્રુવીય છે, તેથી, જ્યારે સર્કિટ સાથે જોડાયેલ હોય, ત્યારે યોગ્ય ધ્રુવીયતાને અવલોકન કરવું જરૂરી છે.

સુપરકેપેસિટર્સનો ઉપયોગ

આજે, માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સ, મેમરી સર્કિટ, CMOS ચિપ્સ, ઇલેક્ટ્રોનિક ઘડિયાળો અને વધુ માટે બેકઅપ પાવર સપ્લાય તરીકે સુપરકેપેસિટર્સ ઘણીવાર ડિજિટલ તકનીકમાં જોવા મળે છે.

જ્યારે બેટરી સાથે જોડાણમાં ઉપયોગ થાય છે, ત્યારે સુપરકેપેસિટર્સ કાર્યક્ષમતા પણ વધારી શકે છે અને બેટરીના વજન અને કદમાં ઘટાડો કરી શકે છે, પીક લોડ દરમિયાન વધારાની શક્તિ પ્રદાન કરે છે.

કેપેસિટર્સ અને બેટરીઓ વચ્ચે મધ્યવર્તી સ્થિતિમાં હોવાથી, સુપરકેપેસિટર્સ વિવિધ ક્ષેત્રોમાં લાગુ પડે છે: રિજનરેટિવ બ્રેકિંગ સિસ્ટમમાં ઊર્જા સંગ્રહ, ઓછી શક્તિની એપ્લિકેશન અને ઝડપી ચાર્જિંગ એપ્લિકેશન્સ (લાઈટનિંગ, પ્લેયર, મેમરી, વગેરે).

ભવિષ્યમાં પોર્ટેબલ ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો, ઈલેક્ટ્રિક કાર અને આજે બેટરી પર ચાલતી કોઈપણ વસ્તુનો સમાવેશ થાય તેવી શક્યતા છે, આ લાભ સાથે કે તે મિનિટોમાં ચાર્જ થઈ શકે છે. જ્યારે ટૂંકા ગાળાના વીજ વપરાશની સ્થિતિમાં મોટી સંખ્યામાં ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્રની જરૂર હોય ત્યારે સુપરકેપેસિટર્સ પણ અનિવાર્ય હોય છે.

અમે આજે સુપરકેપેસિટર્સના સફળ ઉપયોગના કેટલાક ક્ષેત્રોની સૂચિબદ્ધ કરીએ છીએ:

• પવન ઊર્જા,
• તબીબી સાધનો,
• અનાવશ્યક વીજ પુરવઠો,
• ઊર્જા અનામત,
• બ્રેકિંગ એનર્જી રિજનરેશન,
• ઉપભોક્તા ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને રસોડાનાં ઉપકરણો માટે ખોરાક,
• પાવરિંગ એલઈડી અને સેન્સર,
• બેકઅપ મેમરી,
• ઇલેક્ટ્રોનિક તાળાઓનો વીજ પુરવઠો જાળવવો,
• વોલ્ટેજ સ્થિરીકરણ.

ફાયદાઓ અને ગેરફાયદાઓ

સુપરકેપેસિટરના ગેરફાયદામાં નીચા ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ (કોષ દીઠ 2.7 વોલ્ટ સુધી, જે બેટરીમાં સુપરકેપેસિટર્સ એકત્રિત કરવાની જરૂરિયાત તરફ દોરી જાય છે) અને બેટરી અને કેપેસિટર્સની તુલનામાં ઊંચી કિંમતનો સમાવેશ થાય છે.

સુપરકેપેસિટર્સની સકારાત્મક લાક્ષણિકતાઓ: ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ સ્પીડ, સેંકડો હજારો ચક્રનો સ્ત્રોત, જાળવણી-મુક્ત, નાના કદ અને વજન, ઉપયોગમાં સરળતા, ઓપરેટિંગ તાપમાનની વિશાળ શ્રેણી, લાંબી સેવા જીવન.

આ પણ જુઓ: બેટરી અને કેપેસિટર્સ વચ્ચે શું તફાવત છે