Τι είναι ένας ηλεκτρικός πυκνωτής διπλής στρώσης;

Ένας ηλεκτρικός πυκνωτής διπλής στρώσης είναι ένα ηλεκτρικό εξάρτημα που μπορεί να αποθηκεύσει περισσότερο ηλεκτρικό φορτίο από τους συνηθισμένους πυκνωτές. Έχει υψηλότερη τιμή χωρητικότητας σε μονάδες που ονομάζονται farads, και εξαιτίας αυτού ο ηλεκτρικός πυκνωτής διπλής στρώσης αναφέρεται επίσης ως υπερπυκνωτής, υπερσυμπυκνωτής ή υπερπυκνωτής. Ο ηλεκτρικός πυκνωτής διπλής στρώσης μπορεί επίσης να αναφέρεται ως ηλεκτροχημικός πυκνωτής διπλής στρώσης. Ενώ οι τυπικοί πυκνωτές χρησιμοποιούν έναν μονωτή μεταξύ δύο πλακών, ο ηλεκτρικός πυκνωτής διπλής στρώσης χρησιμοποιεί έναν ηλεκτροχημικό μηχανισμό για να δημιουργήσει πολύ υψηλές ισοδύναμες χωρητικότητες. Μια υψηλότερη χωρητικότητα σημαίνει μεγαλύτερη ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου που περιέχεται σε μια δεδομένη τάση μεταξύ των πλακών.

Ο ψευδοπυκνωτής και ο ηλεκτρικός πυκνωτής διπλής στρώσης αναφέρονται και οι δύο σε ηλεκτροχημικούς πυκνωτές. Σε έναν ψευδοπυκνωτή, υπάρχει μεταφορά φορτίου μεταξύ ενός ηλεκτρολύτη και του ηλεκτροδίου, ενώ στον ηλεκτρικό πυκνωτή διπλής στρώσης υπάρχει ένα υγρό ηλεκτρόλυσης που αλληλεπιδρά με τα ηλεκτρόδια για να κάνει τον πυκνωτή να εμφανίζει πολύ υψηλή χωρητικότητα όταν χρησιμοποιείται σε ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά εφαρμογές. Επιπλέον, ο ηλεκτρικός πυκνωτής διπλής στρώσης χρησιμοποιεί έναν ηλεκτρολύτη μεταξύ των πλακών του. Αυτός ο ηλεκτρολύτης είναι η μόνωση που αποθηκεύεται σε έναν μικροσκοπικό σχηματισμό χωρίς άνθη, ο οποίος καθίσταται δυνατός από ένα πορώδες υλικό όπως ένας ενεργός άνθρακας ανάμεσα στις πλάκες.

Με την έλευση του αυτοτροφοδοτούμενου εξοπλισμού και της μετατροπής ενέργειας, υπάρχει μεγάλη ζήτηση για αποθήκευση υψηλής απόδοσης και αξιοπιστίας. Οι πυκνωτές θεωρούνται μια λύση για τη βραχυπρόθεσμη εφεδρική ισχύ, πράγμα που σημαίνει ότι οποιαδήποτε σημαντική πρόοδος στην αύξηση των τιμών χωρητικότητας θα είναι ένα βήμα πιο κοντά στην επίτευξη βραχυπρόθεσμης εφεδρικής ισχύος. Τα βραχυπρόθεσμα εφεδρικά συστήματα ισχύος περιλαμβάνουν μηχανικές, χημικές και ηλεκτρικές συσκευές, οι οποίες περιλαμβάνουν σφόνδυλους, συστήματα αποθήκευσης βαρύτητας, κυψέλες καυσίμου, μπαταρίες, παθητικά εξαρτήματα και πυρηνικούς αντιδραστήρες. Το δυναμικό του ηλεκτρικού πυκνωτή διπλής στρώσης μπορεί να ωφελήσει πολλά πεδία έρευνας στον τομέα της ενέργειας για κινητές συσκευές και μεταφορές.

Στα παραδοσιακά τροφοδοτικά που μετατρέπουν το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) σε συνεχές ρεύμα (DC), οι συνθήκες φορτίου και το φίλτρο πυκνωτή καθορίζουν εάν ορισμένος εξοπλισμός θα περάσει μέσω χαμηλής τάσης. Χωρίς φορτίο, το τροφοδοτικό συνεχούς ρεύματος μπορεί να διατηρήσει την τάση εξόδου του έως και 10 λεπτά ή περισσότερο, αλλά με φορτίο το ρεύμα που τραβιέται από το φορτίο θα προκαλέσει πτώση της τάσης σε λιγότερο από 1 δευτερόλεπτο. Για παράδειγμα, τα συστήματα τηλεπικοινωνιών χρησιμοποιούν συστήματα τροφοδοσίας συνεχούς ρεύματος –48 volt (VDC) και το φορτίο συνδέεται με μια συστοιχία μπαταριών 48 volt (V), η οποία φορτίζεται με πλωτήρα από ένα σύστημα ανορθωτή. Όταν διακόπτεται η τροφοδοσία του δικτύου εναλλασσόμενου ρεύματος, η μπαταρία αναλαμβάνει το ρόλο του κύριου παρόχου ρεύματος. Είναι αξιοσημείωτο ότι η μπαταρία λειτουργεί σαν υπερπυκνωτής.