در این مقاله به بررسی ابرخازن در مقایسه با باتری می پردازیم. باتری ها و ابرخازن ها برای ذخیره برق طراحی شده اند، اما به روش های کاملا متفاوتی کار می کنند.
ابرخازن ها در مقایسه با باتری قدمت بیشتری دارند، که با روی کار آمدن باتری های استفاده از آنها کمتر شد، اما در حال حاضر با گسترش استفاده از تجهیزات برقی، دوباره ابرخازن ها روی کار آمدند.در این مقاله با ما باشید، تا با اهمیت ابرخازن و باتری، نحوه کارکرد آنها و مقایسه این دو از جنبه های مختلف آشنا شوید.
بیشتر بخوانید: ساخت ترانس سفارشی
اهمیت ابرخازن و باتری ها
در نخستین بخش مقاله ابرخازن در مقایسه با باتری، شما را با این دو ابزار ذخیره انرژی آشنا می کنیم. امروزه بسیاری از ما تصور می کنیم که الکتریسیته فقط نقش مهمی در زندگی ما ایفا می کند، اما متوجه اهمیت این انرژی در آینده نشده ایم.
بسیاری از افراد به غلط تصور می کنند، که با پیشرفت تکنولوژی ابر خازن ها و باتری ها نیز کنار گذاشته می شوند. اما باید گفت که در چند دهه آینده سیستم حمل و نقل، شبکه های گرمایشی و غیره که از سوخت های فسیلی به عنوان منبع انرژی استفاده می کنند، باید با انرژی برق کار کنند.
الکتریسیته یک نوع انرژی بسیار متنوع است، اما استفاده از آن محدودیت های زیادی دارد. انرژی برق را برای وسایل سیار باید درون باتری یا خازن ذخیره نمود. باتری ها قادر به ذخیره انرژی زیادی هستند، اما ساعت ها طول می کشد تا شارژ شوند. از سوی دیگر، ابرخازن در مقایسه با باتری بلافاصله شارژ می‌شود، اما مقدار کمی انرژی را ذخیره می کند. البته ابرخازن های مدرن مزیت شارژ سریع را همراه با ظرفیت ذخیره بالاتر ارائه می دهند.
انرژی الکتریکی چگونه درون ابر خازن و باتری ذخیره می شود؟
در این بخش از مقاله شما را با نحوه ذخیره انرژی توسط ابرخازن و باتری آشنا می کنیم. در واقع با بررسی این مورد، به تفاوت ابرخازن در مقایسه با باتری نیز پی می برید. همانگونه که مطلع اید، باتری ها و خازن ها برای ذخیره برق طراحی شده اند، اما به روش های کاملاً متفاوتی کار می کنند.
باتری از قسمت های مختلفی تشکیل شده، که آن ها را با نام الکترود و الکترولیت می شناسیم، که البته الکترولیت وسط دو عددد الکترود قرار گرفته و آن ها را از هم جدا می کند. هنگامی که برق روشن می شود، واکنش های شیمیایی با همکاری الکترود و الکترولیت انجام می شود. در نتیجه این واکنش ها مواد شیمیایی داخل باتری به مواد دیگری تبدیل می گردند، که این عمل با آزاد شدن انرژی الکتریکی همراه است.
پس از اتمام این مواد شیمیایی، واکنش ها متوقف می شود و باتری خالی می شود. یک باتری قابل شارژ، مانند باتری لیتیوم یونی که در لپ‌تاپ‌ها، تلفن‌های همراه و سایر گجت‌ها استفاده می‌شود، مجددا در چنین چرخه‌ای کار می‌کند؛ بنابراین باتری یک گجت صدها بار قبل از نیاز به تعویض باتری تخلیه و شارژ خواهد شد.
ابرخازن در مقایسه با باتری، عملکردی کاملا متفاوتی از جنبه ذخیره انرژی دارد. ابرخازن ها با بهره گیری از الکتریسیته ساکن (الکترواستاتیک)، انرژی الکتریکی را ذخیره می کنند.
این انرژی ذخیره شده به شکل بار الکتریکی در دی الکتریک الکترولیتی در دسترس است و هنگامی که به یک بار متصل می‌شود، کل انرژی ابرخازن به شکل جریان الکتریکی در دسترس قرار می‌گیرد. ابرخازن در مقایسه با باتری مزایای زیادی را به کاربران خود ارائه می دهند. ابر خازن نسبت به باتری وزن کمتری دارد، عموماً فاقد مواد شیمیایی مضر و فلزات سمی است و این قابلیت را دارد، که میلیاردها بار بدون فرسودگی شارژ و تخلیه شوند.
مقایسه ابرخازن و باتری
ابرخازن ها شباهت های زیادی با باتری ها و خازن ها دارند. این وسایل ذخیره انرژی مانند یک خازن معمولی از دو صفحه تشکیل شده اند، که توسط یک دی الکتریک از هم جدا شده اند.
صفحات ابرخازن ها از فلز ساخته نشده، بلکه از یک ماده متخلخل مانند کربن پودری تولید شده، که به طور موثر ظرفیت بیشتری را برای ذخیره بار الکتریکی فراهم می کند.
اگر الکتریسیته را با آب مقایسه کنید، یک خازن معمولی مانند پارچه ای است، که قادر به جذب مقدار کمی رطوبت است، در حالی که صفحات متخلخل ابرخازن ها بیشتر شبیه اسفنجی هستند، که می تواند آب بسیار بیشتری را جذب کند. در واقع صفحات ابرخازن ها بسیار شبیه به یک اسفنج متخلخل آغشته به برق هستند.
ابرخازن نیز همانند باتری دارای الکترولیت می باشد، یک ماده شیمیایی فعال الکتریکی که صفحات آن را جدا می‌کند، که این فرآیند بیشتر به الکترولیت باتری شباهت دارد.
اما الکترولیت ابرخازن در مقایسه با باتری مزیت دیگری را می دهد، این مزیت این است که، صفحات باردار الکترولیت را قطبی می‌کند.
این فرآیند باعث می‌شود که، یون‌های مثبت موجود در آن در یک جهت و یون‌های منفی در جهت مخالف حرکت کنند. در نهایت این امکان را برای خازن فراهم می کنند، تا انرژی زیادی را ذخیره کنند.
بارهای مثبت و منفی در ابرخازن ها بر خلاف باتری ها، صرفاً توسط الکتریسیته ساکن تولید می شوند. ابرخازن‌ها قادرند انرژی بیشتری نسبت به باتری‌ها و خازن‌های معمولی ذخیره کنند.
در ادامه بحث ابرخازن در مقایسه با باتری باید گفت که، می توان از ابرخازن ها به عنوان جایگزین مستقیم باتری ها در تجهیزات مختلف استفاده کرد. این ابرخازن ها بر خلاف باتری ها به جای شارژ شدن در چندین ساعت، در چند دقیقه شارژ می شوند.
باتری ها چگالی انرژی بالاتری دارند (انرژی بیشتری در واحد جرم ذخیره می کنند)، اما ابرخازن ها چگالی توان بالاتری دارند (آنها می توانند انرژی را بسیار سریعتر آزاد کنند).
اگرچه ابرخازن ها در ولتاژهای نسبتاً پایین (حدود دو تا سه ولت) کار می کنند، اما می توان آنها را به صورت سری وصل کرد، تا ولتاژهای بالاتری تولید کنند؛ از این رو از ابرخازن ها در تجهیزات قدرتمند تر استفاده می شود.
در پایان مبحث ابرخازن در مقایسه با باتری باید گفت که، ابرخازن‌ها به جای واکنش های شیمیایی برگشت پذیر در باتری ها، بر اساس یک اصل الکترو استاتیکی کار می‌کنند. از نظر تئوری می‌توان ابرخازن ها را به هر میزانی شارژ و تخلیه کرد. ابرخازن ها عملاً هیچ مقاومت داخلی ندارند، که این امکان را به آنها می دهد، تا کارایی خود را توسعه دهند.
سخن پایانی
مقاله ابرخازن در مقایسه با باتری توسط تیم مهندسی سایت طاها ترانس نگاشته شده است. متخصصین و مهندسین این شرکت اطلاعات بسیار جامع و کاملی در مورد انواع تجهیزات الکتریکی از جمله ابرخازن ها و باتری ها دارند.
اگر مایل به کسب اطلاعات بیشتری راجع به انواع تجهیزات الکتریکی هستید، از طریق سایت طاها ترانس با ما در ارتباط باشید.
بیشتر بخوانید: آشنایی با جعبه فیوز مینیاتوری
