आपण बॅटरीऐवजी मोठे कॅपेसिटर का वापरू शकत नाही?

कॅपेसिटरमध्ये अनेक उत्तम गुणधर्म असतात. ते रासायनिक उर्जेऐवजी विद्युत चार्ज म्हणून वीज साठवतात. हे सामान्यतः जवळजवळ त्वरित चार्ज वेळा आणि खूप उच्च पीक आउटपुट करंटला अनुमती देते. ते पूर्ण-सायकल बॅटरीसाठी शेकडो सायकलपेक्षा लाखो चार्ज-डिस्चार्ज सायकलमध्ये टिकू शकतात. मग समस्या काय आहे?

बॅटरी दीर्घकाळापर्यंत स्थिर व्होल्टेज प्रदान करते. डिव्हाइसवर अवलंबून, तुम्हाला कमी होण्याच्या जवळ कार्यक्षमतेच्या समस्या येऊ शकतात. उदाहरणार्थ, स्मार्टफोन पॉवर सेव्हिंग मोडमध्ये जातात. ते फक्त त्यांना थोडा जास्त काळ चालू ठेवण्यासाठी नाही तर चेतावणीशिवाय त्वरित बंद होण्यापासून रोखण्यासाठी आहे.

तुम्ही बघू शकता की, बॅटरी संपण्याच्या जवळ येताच व्होल्टेज कमी होतो. तुमच्या फोनमध्ये, एक पॉवर कन्व्हर्जन सर्किट आहे, जो एकूण पॉवर मॅनेजमेंटचा एक भाग आहे, जो बॅटरी पॉवरला खूप स्थिर नसून ती खूप कडकपणे नियंत्रित केलेल्या सिस्टम पॉवरमध्ये रूपांतरित करतो (कदाचित वेगवेगळ्या व्होल्टेजचा एक समूह). लक्षात ठेवा की येथे एक महत्त्वाचा संबंध आहे: पॉवर=करंट*व्होल्टेज. म्हणून, व्होल्टेज कमी होताना, तीच पॉवर ठेवण्यासाठी, माझ्या सर्किटला अधिक करंट काढावा लागतो.

प्रत्येक बॅटरीमध्ये थोडासा अंतर्गत प्रतिकार असतो आणि ओमचा नियम नावाच्या दुसऱ्या संबंधामुळे, तुम्हाला माहिती आहे की बॅटरीमध्ये काही व्होल्टेज कमी होईल. रेखाचित्रात, Vout=V0−r*I, जिथे I हा विद्युत प्रवाह आहे. अशाप्रकारे, जेव्हा माझा V0 कमी होतो आणि माझ्या पॉवर मॅनेजमेंट सर्किटला समान शक्ती देण्यासाठी अधिक विद्युत प्रवाह काढावा लागतो, तेव्हा बॅटरी आउटपुट व्होल्टेज आणखी वेगाने कमी होतो. यामुळे बॅटरीचा कमाल विद्युत प्रवाह आउटपुट मर्यादित होतो आणि याचा अर्थ असा की जेव्हा बॅटरी संपते तेव्हा ती खूप लवकर बाहेर पडते.

परंतु कॅपेसिटरमधील आउटपुट व्होल्टेज, पीक करंट आणि एकूण पॉवर कालांतराने वेगाने कमी होते. कॅपेसिटरचा एक फायदा आहे: तो बॅटरीप्रमाणे इलेक्ट्रिकल चार्जचे रासायनिक चार्जमध्ये रूपांतर करण्याऐवजी इलेक्ट्रिकल चार्ज साठवतो, त्यामुळे अंतर्गत प्रतिकार असला तरी तो लहान असतो आणि सहसा दुर्लक्षित केला जाऊ शकतो. कॅपेसिटर थोड्या काळासाठी खूप, खूप उच्च करंट प्रदान करू शकतात.

पण एखाद्या वस्तूला पॉवर देण्यासाठी, ते समस्याप्रधान आहेत. माझ्या पॉवर मॅनेजमेंट सिस्टममध्ये सतत पॉवर चालू ठेवण्याची माझी इच्छा आठवते, आणि ती पॉवर=करंट*व्होल्टेज. आपला व्होल्टेज वेगाने कमी होत असताना, तीच पॉवर देण्यासाठी आपल्याला वेगाने वाढणाऱ्या करंटने ती भरून काढावी लागते. खूप जास्त करंटमुळे सर्किट अधिक महाग होते, मोठे पॉवर रूपांतरण घटक, सर्किट बोर्डमध्ये जास्त पॉवर लॉस इत्यादी... बॅटरीमध्ये शेवटच्या टप्प्यात असलेली तीच मूलभूत समस्या असते, फक्त कॅपेसिटरच्या उपयुक्त पॉवर स्टोरेज लाईफमध्ये हे खूप लवकर होऊ लागते. आणि कॅपेसिटर कमी होत असताना, पीक करंट, जरी तुलनेने जास्त असला तरी, कमी होतो.

दुसरी समस्या अशी आहे की आधुनिक अल्ट्राकॅपेसिटरमध्ये बॅटरीपेक्षा खूपच कमी विशिष्ट ऊर्जा असते. बाजारात उपलब्ध असलेले सर्वोत्तम अल्ट्राकॅपेसिटर ८-१० Wh/kg चे व्यवस्थापन करतात, बहुतेक ५ Wh/kg पेक्षा जास्त असतात. सर्वोत्तम लिथियम-आयन बॅटरी २०० Wh/kg च्या जवळपास वीज देतात, अनेक फॉर्म्युलेशन १०० Wh/kg पेक्षा जास्त वीज पोहोचू शकतात. म्हणून अल्ट्राकॅप्स वापरण्यासाठी तुम्हाला सुमारे २० पट वजनाची आवश्यकता आहे. परंतु कदाचित जास्त, कारण डिस्चार्ज दरम्यान, वापरावर अवलंबून, व्होल्टेज वापरण्यायोग्य होण्यासाठी खूप कमी होईल, ज्यामुळे वीज वापरात येणार नाही. तसेच, अधिक पारंपारिक कॅपेसिटरपेक्षा वेगळे, अल्ट्राकॅपेसिटरमध्ये तुलनेने उच्च अंतर्गत प्रतिकार देखील असतो. म्हणून ते करंटसाठी व्होल्टेजच्या जास्त व्यापाराचे समर्थन करू शकत नाहीत.

मग सेल्फ-डिस्चार्ज आहे: स्टोरेज डिव्हाइसमधून पॉवर "गळती" किती लवकर होते. फक्त NiMh सेल्स मजबूत असतात, परंतु दरमहा २०-३०% पर्यंत सेल्फ डिस्चार्ज होतात. लिथियम-आयन सेल्स विशिष्ट लिथियम-आयन तंत्रज्ञानावर अवलंबून हे दरमहा <२% पर्यंत कमी करतात, बॅटरी मॉनिटरिंग ओव्हरहेडवर अवलंबून काही सिस्टीममध्ये कदाचित ३%. आजचे अल्ट्राकॅपेसिटर पहिल्या महिन्यात ५०% पर्यंत चार्ज कमी करतात. दररोज रिचार्ज होणाऱ्या डिव्हाइसमध्ये ते महत्त्वाचे नसू शकते, परंतु ते कॅप्स विरुद्ध बॅटरीच्या वापराच्या केसेस पूर्णपणे मर्यादित करते, किमान चांगले डिझाइन तयार होईपर्यंत.

आणि तुम्हाला इतक्या जास्त गरज असल्याने, अल्ट्राकॅपेसिटरची सध्याची किंमत बॅटरीच्या किमतीच्या ६x-२०x असू शकते. जर तुमच्या अॅप्लिकेशनला खूप कमी पॉवर आउटपुटची आवश्यकता असेल, विशेषतः खूप कमी उच्च करंट सर्जेससह, तर अल्ट्राकॅप हा एक पर्याय असू शकतो. अन्यथा, नजीकच्या भविष्यात बॅटरी बदलणे शक्य होणार नाही.

इलेक्ट्रिक कारसारख्या उच्च करंट अनुप्रयोगांसाठी, स्वतंत्र म्हणून, अद्याप खरोखर उपयुक्त विचार नाही. अल्ट्राकॅप्स आणि बॅटरी दोन्ही वापरणाऱ्या सिस्टीम आकर्षक असू शकतात, कारण त्यांचे फरक खूप पूरक आहेत, उच्च करंट ट्रान्सफर आणि कॅपचे दीर्घ आयुष्य विरुद्ध बॅटरीची उच्च विशिष्ट ऊर्जा/ऊर्जा घनता. आणि बरेच चांगले अल्ट्राकॅपेसिटर तसेच बरेच चांगले बॅटरी वितरीत करण्यासाठी खूप काम केले जात आहे. म्हणून कदाचित एखाद्या दिवशी अल्ट्राकॅप सामान्य बॅटरी कर्तव्यांपैकी अधिक जबाबदारी घेईल.

लेख: https://qr.ae/pCacU0 वरून