 |
| المكثفات الفائقة Supercapacitors |
المكثف الفائق Supercapacitor
يطلق عليه المكثف مزدوج الطبقة و مكثف عالي السعة (سوبر كابستور)، والمكثفات الفائقة هي أجهزة إلكترونية تستخدم لتخزين كميات كبيرة جدا من الشحنات الكهربائية، وسعتها أكبر بكثير من المكثفات العادية.
كيف تعمل المكثفات الفائقة
تكون قيمة سعته أكثر بكثير من المكثفات العادية ولكن قيم جهده الكهربائي تكون منخفضة، ويدمج المكثف فكرتي المكثف الكهرلي والبطاريات القابلة لإعادة الشحن حيث يخزن المكثف الفائق طاقة لكل وحدة حجم أو لكل وحدة كتلة أكثر من المكثف الكهرلي بعشرة أضعاف لمئة ضعف، ويقبل ويوصل الشحنات أسرع من البطارية ويتحمل العديد من دورات الشحن والتفريغ أكثر من البطاريات القابلة لإعادة الشحن.
بطرقة أخرى يمكننا القول أن المكثفات الفائقة تستخدم آليتين لتخزين الطاقة الكهربائية هما سعة مزدوجة الطبقة وسعة زائفة، السعة ذات الطبقة المزدوجة هي الكهرباء الساكنة في الأصل في حين أن السعة الزائفة هي كهروكيميائية ، مما يعني أن المكثفات الفائقة تجمع بين عمل المكثفات العادية وعمل البطارية العادية.
ما هو السوبر كابستور؟
هو مكثف مصمم خصيصا له سعة كبيرة جدا وتجمع المكثفات الفائقة بين خصائص المكثفات والبطاريات في جهاز واحد.
خصائص المكثفات الفائقة
- يمكن شحن المكثفات الفائقة وتفريغها ملايين المرات ولديها دورة حياة غير محدودة.
- من الممكن تحقيق تيارات عالية للشحن والتفريغ بسبب مقاومتها الداخلية المنخفضة.
- تستغرق البطاريات عادةً ما يصل إلى عدة ساعات للوصول إلى حالة الشحن الكامل وخير مثال على ذلك هو بطارية الهاتف الخلوي ، بينما يمكن إحضار المكثفات الفائقة إلى حالة الشحن نفسها في أقل من دقيقتين.
- أداء شحن وتفريغ ممتاز في درجات الحرارة المنخفضة.
هل يمكن استخدام المكثفات بدلا من البطاريات؟
تعتبر المكثفات الفائقة مثالية عند الحاجة إلى الشحن السريع لسد حاجة الطاقة على المدى القصير ؛ بينما يتم اختيار البطاريات لتوفير طاقة طويلة الأجل، لذلك فإن الجمع بين الاثنين في بطارية هجينة يلبي الاحتياجات ويقلل من إجهاد البطارية مما ينعكس في عمر خدمة أطول ويتم توفير هذه البطاريات اليوم في عائلة حمض الرصاص .
تطبيقات المكثفات الفائقة
تستخدم المكثفات الفائقة في التطبيقات التي تتطلب العديد من دورات الشحن أو التفريغ السريع بدلًا من تخزين الطاقة المدمجة على المدى الطويل ومن الأمثلة على ذلك:
- تستخدم في في السيارات الكهربائية والهجينة حيث يتم استخدام المكثفات الفائقة بشكل متزايد كمخازن طاقة مؤقتة من أجل الكبح المتجدد حيث يتم تخزين الطاقة التي تهدرها السيارة عادة عندما يتعلق الأمر بالتوقف لفترة وجيزة ثم إعادة استخدامها عندما تبدأ في التحرك مرة أخرى وتعمل المحركات التي تقود المركبات الكهربائية على إيقاف مصادر الطاقة المقدرة بمئات الفولتات مما يعني أن هناك حاجة لمئات من المكثفات الفائقة المتصلة في سلسلة لتخزين الكمية المناسبة من الطاقة في فرامل تجدد نموذجية.
- تستخدم في القطارات لمنع انخفاض الجهد أثناء تسارع القطار ولتقليل ذروة استخدام الطاقة.
- تستخدم في توربينات الرياح حيث تساعد المكثفات الفائقة الكبيرة جدا على تخفيف الطاقة المتقطعة التي توفرها الرياح.
- تستخدم الوحدات الصغيرة من هذه المكثفات في النسخ الاحتياطي لذاكرة الوصول العشوائي الساكنة.
- تستخدم في التطبيقات منخفضة الطاقة حيث لا تكون السعة العالية ضرورية ولكن دورة الحياة العالية أو إعادة الشحن السريع مهمة مثل هذه التطبيقات هي فلاش فوتوغرافي ومشغلات MP3 وذاكرة ثابتة (SRAM) والتي تحتاج إلى مصدر جهد ثابت منخفض الطاقة للاحتفاظ بالمعلومات وما إلى ذلك.
- تطبيقات المكثفات الفائقة المحتملة في المستقبل موجودة في الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والسيارات الكهربائية وجميع الأجهزة الأخرى التي تعمل حاليا على البطارية، إن الميزة الأكثر إثارة من منظور عملي هي معدل إعادة الشحن السريع للغاية مما يعني أن توصيل سيارة كهربائية بشاحن لبضع دقائق سيكون كافيا لشحن البطارية بالكامل.
المصادر
Supercapacitors
؟BU-209: How does a Supercapacitor Work
Supercapacitor
مكثف فائق