يؤدي كل من المكثف والبطارية نفس الوظيفة وهي تخزين الطاقة وإطلاقها ومع ذلك هناك اختلافات جوهرية بينهما بسبب كيفية عملهما بشكل مختلف فنجد أن المكثف يخزن الطاقة الطاقة الكهروستاتيكية في شكل مجال كهربائي بينما تخزن البطاريات الطاقة في شكل طاقة كيميائية وتحولها إلى طاقة كهربائية.
 |
| الفرق بين البطارية والمكثف |
الفرق بين البطارية والمكثف Difference Between Battery and Capacitor
في السطور القادمة سوف نتعرف على اهم الاختلافات فيما بينهما ولكن حتى نصل إلى فهم صحيح لابد لنا في البداية التعرف على كل واحد منهما على حدى ومن ثم يمكننا فهم الاختلافات بينهما بكل بساطة.
البطارية Battery
البطارية هي جهاز يستخدم كمصدر للطاقة يتكون من ثلاثة أجزاء رئيسية تعرف بالكاثود (الطرف الموجب) والأنود (الطرف السالب) والفاصل المعروف بالإلكتروليت، تقوم البطارية بتخزين الطاقة على شكل مواد كيميائية وتحويلها مرة أخرى إلى الطاقة الكهربائية عند الحاجة، يحدث التفاعل الكيميائي المسمى اختزال الأكسدة بين الكاثود والأنود عبر الفاصل (المنحل بالكهرباء) أثناء شحن البطارية وتفريغها.
مزايا البطارية
القدرة على التخزين.
كثافة الطاقة.
تيار تسرب أفضل من المكثف.
الجهد المستمر.
عيوب البطارية
دورة حياة محدودة.
وقت الشحن الطويل.
الحد من الجهد.
أكثر حساسية لدرجة الحرارة.
تطبيقات البطارية
تستخدم في إلكترونيات القوى.
تدخل في التطبيق المنزلي.
تستخدم في تخزين الطاقة.
تستخدم في الأجهزة الطبية.
تستخدم في الجيش والغواصات.
تستخدم في الذكاء الاصطناعي.
تستخدم في السيارات.
تستخدم لاستعادة امدادات الطاقة الاحتياطية.
المكثف Capacitor
المكثف هو جهاز طرفي به طبقتان متوازيتان أو أكثر مفصولتان بواسطة وسيط عازل يعرف بالعازل، عندما يتم تطبيق الجهد عبر ألواح المكثف فإن التيار يريد أن يتدفق من خلاله حتى يصبح الجهد عبر كل من الألواح السالبة والموجبة (الأنود والكاثود) مساويا للجهد المطبق (المصدر)، الوسط العازل بين لوحين الموصلين للمكثف يتعارض مع تدفق التيار يخلق هذا التغيير تأثيرا يخزن في مكثف في شكل مجال إلكتروستاتيكي.
المكثف الفائق
يعرف المكثف الفائق أيضا باسم Super Cap أو Ultra-Capacitor إنه نوع من المكثفات القطبية ذات معدل السعة العالية ولكن لديها معدل جهد منخفض تتراوح سعة المكثف الفائق من 100 فهرنهايت إلى 12000 فهرنهايت مع معدلات جهد منخفضة تقريبا 2.5 فولت إلى 2.7 فولت .
من المفترض أن يكون المكثف الفائق بين المكثف والبطارية تشحن هذه الأنواع من المكثفات أسرع بكثير من البطارية وتشحن أكثر من المكثف الإلكتروليتي لكل وحدة حجم هذا هو السبب في اعتبار المكثف الفائق بين البطارية والمكثف الإلكتروليتي.
مزايا المكثف
دورة حياة طويلة.
وقت الشحن القصير.
يتحمل التيارات عالية الحمولة.
أداء درجة حرارة جيدة.
عيوب المكثف
طاقة نوعية منخفضة.
ارتفاع التفريغ الذاتي.
تكلفة عالية لكل واط مقارنة بالبطارية.
جهد التفريغ الخطي أثناء التشغيل.
تطبيقات المكثف
يستخدم في تجانس إخراج امدادات الطاقة.
يستخدم في تصحيح معامل القدرة.
يستخدم في مرشحات التردد ومرشحات التمرير العالي ومرشحات التمرير المنخفض .
يستخدم في اقتران وفصل الإشارات.
يستخدم في بداية عمل السيارات.
يستخدم في Snubber (ممتص عرام وفلتر الضوضاء).
يستخدم في المذبذبات.
الاختلافات الرئيسية بين البطارية والمكثف
- تخزن البطارية الطاقة الكامنة في شكل طاقة كيميائية يتم تحويلها لاحقا إلى طاقة كهربائية، بينما يقوم المكثف بتخزين الطاقة الكامنة في شكل مجال انتقائي (حقل إلكتروستاتيكي) وإطلاقه في الدائرة كطاقة كهربائية.
- تتكون البطارية من ثلاثة أجزاء تعرف بالكاثود والأنود والفاصل يعرف بالإلكتروليت، بينما المكثف عبارة عن جهازين طرفيين بسيطتين المحطات عبارة عن ألواح معدنية وهناك مادة عازلة (عازلة) بينهما.
- توفر البطاريات الطاقة للدوائر المتصلة أي البطارية تولد الإلكترونات والشحن، بينما تقوم المكثفات بسحب الطاقة وتخزينها وتحريرها. أي مكثف يخزن فقط الإلكترونات المشحونة.
- تعمل البطارية على أساس تفاعل كيميائي يسمى تفاعل الأكسدة والاختزال، بينما عندما يتم تطبيق الجهد عبر أطراف المكثف ، فإنه يبدأ في تخزين الطاقة فيه.
- البطارية تولد الكترونات، بينما المكثف مخزن الكترونات.
- أنواع البطاريات هي القلوية وخلايا الليثيوم وخلايا أكسيد الفضة وخلايا الزنك الهوائية وكربون الزنك وحمض الرصاص وليثيوم أيون (Li-ion) وهيدريد النيكل المعدني (Ni-MH) والنيكل كادميوم (Ni-Cd) إلخ، بينما انواع المكثف هي مكثف كهربائي، إلكتروستاتيكي ، كهروكيميائي ، مكثف فائق ، مكثفات هجينة سوبر ، مكثفات سيراميك ، مكثفات غشاء ، تنتالوم ، مكثف متكامل.
- البطارية مكون نشط، بينما المكثف هو عنصر سلبي.
- تستخدم البطارية لتوفير إمدادات التيار المستمر، بينما يقوم المكثف بحظر إمداد التيار المستمر ويمرر مصدر التيار المتردد.
- توفر البطارية جهدا ثابتا تقريبا أثناء التفريغ، بينما المكثف معدل التفريغ سريع جدا.
- الفرق المحتمل (Pd) في البطارية ثابت، بينما الفرق المحتمل (Pd) في المكثف يزيد أضعافا مضاعفة.
- وقت الشحن والتفريغ للبطارية بطيء ، أي من 10 إلى 60 دقيقة أو أكثر، بينما وقت الشحن والتفريغ للمكثف سريع جدًا ، أي من 1 إلى 10 ثوان.
- درجة حرارة الشحن للبطارية 0-45 درجة مئوية ( 32-113 درجة فهرنهايت)، بينما درجة حرارة الشحن للمكثف -40 إلى 65 درجة مئوية (-40 - 149 درجة فهرنهايت).في البطارية يمكن عكس قطبية البطارية أثناء الشحن والتفريغ، بينما في المكثف يجب أن تكون قطبية المكثف هي نفسها أثناء الشحن والتفريغ.
- بالنسبة لسعة الشحن نفسها يكون حجم البطارية صغيرا مقارنة بالمكثف.
- تكلفة البطارية أعلى من تكلفة المكثف.
- تتميز البطاريات بالتيار والجهد المحدود بينما يمكن للمكثفات تحمل تيارات وفولتية الحمل الثقيل.
- تتميز المكثفات بتيار تسرب عالي مقارنة بالبطارية.دورة حياة البطاريات محدودة تبلغ حوالي 500 دورة بينما تتميز المكثفات بدورات حياة أطول.
- يمكن للبطارية تخزين الشحن لمدة طويلة وبالتالي يتم استخدامها كمصدر أساسي لتزويد الدوائر بالطاقة، بينما يحتفظ المكثف بالشحنة لمدة قصيرة وبالتالي لا يستخدم كمصدر.
- يمكن للمكثف أن يتحمل ارتفاع التيار والجهد الثقيل مما يجعله ممتصًا جيدًا للتيار الكهربائي، بينما لا تستطيع البطارية تحمل الفولتية العالية والتيار.
ما هي أوجه التشابه بين البطارية والمكثف؟
على الرغم من وجود العديد من الاختلافات بين البطارية والمكثف ، إلا أنهما يشتركان أيضا في بعض أوجه التشابه الأساسية مع بعضهما البعض، وأوجه التشابه الرئيسية بين البطارية والمكثف هي ما يلي:
- كل من البطاريات والمكثف قادران على تخزين الطاقة الكهربائية.
- يمتلك كل من المكثف والبطاريات سلسلة من المقاومة.
- يمتلك كل من المكثف والبطارية القدرة على إنتاج فرق جهد عبر أي مكون كهربائي متصل به على سبيل المثال المقاوم.