ابرخازن

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
ابرخازن

ابر خازن که به آن خازن دولایه نیز می‌گویند در مقدار ظرفیت (ظرفیت خازن) با خازن‌های معمولی متفاوت است. ابرخازن نوعی خازن است که ظرفیت بسیار زیادی نسبت به خازن‌های معمولی دارد. ظرفیت آن‌ها معمولاً بیش از ۱۰ میلی فاراد است؛ و کاربردهای بسیاری دارد. قیمت ابرخازن در مقایسه با دیگر انواع خازن بیشتر است.

طرز کار خازن معمولی[ویرایش]

یک خازن معمولی انرژی را به وسیلهٔ الکتریسیتهٔ ساکن شارژ می‌شود. برقراری اختلاف پتانسیل بین جوشن (صفحه)های مثبت و منفی خازن را شارژ می‌کند. این همانند ایجاد شارژ الکتریکی هنگام راه رفتن روی فرش است. لمس کردن شی باعث تخلیهٔ بار الکتریکی می‌شود.

انواع خازن‌ها[ویرایش]

ما خازن‌ها را به سه دسته تقسیم می‌کنیم.

خازن الکتروستاتیک[ویرایش]

متداول‌ترین خازن، خازن الکتروستاتیک با جدا کنندهٔ خشک است. این نوع خازن‌ها دارای ظرفیت بسیار کمی هستند که برای پالایش سیگنال‌ها و تنظیم فرکانس رادیو به کار می‌روند. دامنهٔ تغییر ظرفیت این نوع خازن از چند پیکوفاراد تا چند میکروفاراد است.

خازن الکترولیتی[ویرایش]

نوع دیگر خازن از نوع الکترولیتی است که برای پالایش انرژی و حافظهٔ موقت استفاده می‌شوند. دامنهٔ ظرفیت این خازن‌ها حدود میکروفاراد است. این خازن‌ها توانایی دخیرهٔ چند هزار برابری خازن‌های الکتروستاتیکی را دارند از دی الکتریک مایع استفاده می‌کنند.

ابر خازن[ویرایش]

ابر خازن ها یک خازن دولایه هستند که نسبت به خازن های معمولی ظرفیت بسیار بالاتری دارند اما ولتاژ قابل تحمل آنها که به ولتاژ شکست یا break down voltage معروف است پایین است. ظرفیت ابر خازن ها معمولا بیش از 10 میلی فاراد و در رنج فاراد است که باعث بوجود آمدن کاربردهای جدیدی برای آنها می شود ولی قیمت آنها در مقایسه با خازن های معمولی بالاتر است.

ابر خازن ها از دو صفحه فلزی که با مواد مختلف (با نام Activated Carbon) پوشانده شده اند تشکیل شده که این مواد متخلخل باعث پدیدآوردن مساحت بیشتری برای ذخیره انرژی می شود. این دو صفحه در یک ژل یا مایع الکترولیت که دارای یون های مثبت و منفی می باشد غوطه ور هستند که در صورت اعمال یک ولتاژ به دو الکترود خازن این یون ها از هم جدا می شوند. به ابر خازن ها خازن الکتریکی دولایه (ELDC:Electric Double Layer Capacitor) هم گفته می شود.[۱]

مزایای ابر خازن‌ها[ویرایش]

  • ابرخازن ها قابلیت شارژ و دشارژ برای صدها هزار بار با کمترین افت در عملکرد و کیفیت را دارند.
  • طول عمر آنها بالا و بین 10 تا 20 سال است.
  • بعد از 10 سال کارکرد، ظرفیت آنها از 100 به 80 درصد می رسد.
  • به دلیل مقاومت سری یا ESR پایین تر، زمان شارژ و دشارژ آنها پایین تر است.
  • توان و جریان بالاتری نسبت به خازن های معمولی دارند.
  • تحمل حرارت بالا یا دمای پایین تا منفی چهل درجه سانتی گراد را دارا هستند.

معایب ابر خازن‌ها[ویرایش]

  • ولتاژ قابل تحمل آنها پایین و در حال حاضر در رنج 2-3 ولت است.
  • در صورت نیاز به ولتاژهای بالاتر باید آنها را سری کرد که منجر به کاهش ظرفیت خازن می شود. در حالت سری بدلیل اینکه همه خازنهای سری شده ظرفیت یکسانی ندارند باید از یک مدار کنترل برای شارژ آنها استفاده کرد تا ولتاژ یک و یا چند تا از خازنهای سری شده از بیشترین ولتاژ قابل تحمل الکترولیت آنها بیشتر نشود.

کاربردهای ابر خازن[ویرایش]

ابرخازن ها در دستگاه های پزشکی و یا نظامی، لیزر و مایکروویو، منابع تغذیه، سیستم های امنیتی و اطلاعاتی به عنوان ذخیره پشتیبان، مدارهای راه انداز ال ای دی های توان بالا، توربین های بادی و شبکه های برق رسانی جهت پایداری شبکه، UPS کامپیوترهای حساس، درهای برقی در هنگام قطع شدن برق، سیستم های مولد برق از ترمز در ماشین های برقی جدید، تثبیت کننده ولتاژ و مدارهایی که نیاز به خازن هایی با زمان شارژ و دشارژ سریع دارند مورد استفاده قرار می گیرند.[۲]

منابع[ویرایش]

  1. «ابر خازن، سوپر خازن یا همان SuperCapacitor - دیجی نیک». diginic.net. بازبینی‌شده در 2016-09-24. 
  2. «ابر خازن، سوپر خازن یا همان SuperCapacitor - دیجی نیک». diginic.net. بازبینی‌شده در 2016-09-24.