ما هو المكثف؟
قبل أن نصل إلى المكثفات الفائقة ، يجدر بنا أن نشرح بسرعة ما هو المكثف العادي للمساعدة في توضيح ما يجعل المكثفات الفائقة مميزة. إذا سبق لك أن نظرت إلى اللوحة الأم للكمبيوتر أو أي لوحة دائرة كهربائية تقريبًا ، فسترى هذه
المكونات الإلكترونية.
يخزن المكثف الكهرباء كمجال كهربائي ثابت . هذا هو نفس الشيء الذي يحدث عندما تمشي على سجادة مرتديًا الجوارب وتكوِّن شحنة كهربائية ، فقط لتفريغها عندما تلمس مقبض الباب. كنت تعمل كمكثف!داخل مكثف نموذجي ، ستجد موصلين مفصولين بمادة عازلة. تتراكم الشحنة الموجبة على أحد الموصلات والشحنة السالبة على الموصل الآخر. وبالتالي ، هناك مجال إلكتروستاتيكي بين الصفيحتين. هناك العديد من الطرق المختلفة لتصميم مكثف ، ولكن جميعها تحتوي على المكونات الأساسية لوحي شحن وعازل (عازل). يمكن أن يكون العازل هواء ، سيراميك ، زجاج ، فيلم بلاستيكي. سائل أو أي شيء آخر سيء في توصيل الكهرباء.
للمكثفات استخدامات عديدة في الإلكترونيات. في أجهزة الكمبيوتر والأنظمة الرقمية الأخرى ، يتأكدون من عدم فقدان المعلومات إذا كان هناك فقدان مؤقت للطاقة. تعمل أيضًا كمرشحات لتنظيف الاندفاعات الكهربائية التي قد تلحق الضرر بالإلكترونيات الحساسة.كيف تختلف المكثفات والبطارياتالمكثفات والبطاريات متشابهة بمعنى أنهما يستطيعان تخزين الطاقة الكهربائية ثم إطلاقها عند الحاجة. الفرق الكبير هو أن المكثفات تخزن الطاقة كمجال إلكتروستاتيكي ، بينما تستخدم البطاريات تفاعلًا كيميائيًا لتخزين الطاقة وإطلاقها لاحقًا.يوجد داخل البطارية طرفان (الأنود والكاثود) مع إلكتروليت بينهما. المنحل بالكهرباء هو مادة (عادة سائلة) تحتوي على أيونات. الأيونات عبارة عن ذرات أو جزيئات ذات شحنة كهربائية.
يوجد أيضًا فاصل داخل المنحل بالكهرباء يسمح فقط للأيونات بالمرور خلاله. عندما تقوم بشحن البطارية ، تنتقل الأيونات من أحد جوانب الفاصل إلى الجانب الآخر. يحدث العكس عند تفريغ البطارية. تخزن حركة الأيونات الكهرباء كيميائيًا أو تحول الطاقة الكيميائية المخزنة إلى تيار كهربائي.
الفرق الرئيسي بين المكثفات الفائقة والمكثفات العادية هو السعة.
هذا يعني فقط أن المكثفات الفائقة يمكنها تخزين مجال كهربائي أكبر بكثير من المكثفات العادية.في هذا الرسم البياني ، يمكنك أن ترى اختلافًا رئيسيًا آخر عندما يتعلق الأمر بالمكثفات الفائقة. مثل البطارية (وعلى عكس المكثف التقليدي) ، يحتوي المكثف الفائق على إلكتروليت. هذا يعني أنه يستخدم مبادئ التخزين الكهروستاتيكي والكهروكيميائي للاحتفاظ بشحنة كهربائية.
هذا تبسيط فادح ، والجوانب التقنية لهذا الأمر ستستغرق وقتًا أطول لتفسيرها. أهم شيء يجب معرفته عن المكثفات الفائقة هو أنها توفر نفس الخصائص العامة للمكثفات ، ولكنها يمكن أن توفر عدة أضعاف تخزين الطاقة وإيصال الطاقة للتصميم الكلاسيكي.إيجابيات وسلبيات المكثفات الفائقة تقدم المكثفات الفائقة مزايا عديدة تفوق ، على سبيل المثال ، بطاريات الليثيوم أيون. يمكن شحن المكثفات الفائقة بسرعة أكبر بكثير من البطاريات.