हामी ब्याट्रीको सट्टा किन ठूला क्यापेसिटरहरू प्रयोग गर्न सक्दैनौं?

क्यापेसिटरहरूमा धेरै उत्कृष्ट गुणहरू हुन्छन्। तिनीहरूले रासायनिक ऊर्जाको सट्टा विद्युतीय चार्जको रूपमा शक्ति भण्डारण गर्छन्, एउटाको लागि। यसले सामान्यतया नजिकको तत्काल चार्ज समय र धेरै उच्च शिखर आउटपुट करेन्टहरूलाई अनुमति दिन्छ। तिनीहरू पूर्ण-चक्रित ब्याट्रीहरूको लागि सयौं चक्रहरूको सट्टा लाखौं चार्ज-डिस्चार्ज चक्रहरू बाँच्न सक्छन्। त्यसो भए समस्या के हो?

ब्याट्रीले लामो समयसम्म प्रयोग गर्न मिल्ने भोल्टेजमा स्थिर भोल्टेज प्रदान गर्छ। उपकरणको आधारमा, तपाईंलाई डिप्लेसिङ नजिकको कार्यसम्पादन समस्याहरू हुन सक्छन्। उदाहरणका लागि, स्मार्टफोनहरू पावर बचत मोडमा जान्छन्। यो केवल तिनीहरूलाई अलि लामो समयसम्म चलाइराख्नको लागि मात्र होइन, तर चेतावनी बिना तत्काल बन्द हुनबाट रोक्नको लागि हो।

तपाईंले देख्न सक्नुहुन्छ, ब्याट्री सकिनै लाग्दा भोल्टेज घट्छ। तपाईंको फोनमा, पावर रूपान्तरण सर्किट हुन्छ, जुन समग्र पावर व्यवस्थापनको एक भाग हो, जसले धेरै स्थिर नभएको ब्याट्री पावरलाई धेरै कडा रूपमा नियमन गरिएको प्रणाली पावरमा रूपान्तरण गर्न काम गर्दछ (सायद विभिन्न भोल्टेजहरूको गुच्छा)। ध्यान दिनुहोस् कि यहाँ एउटा महत्त्वपूर्ण सम्बन्ध छ: पावर=करेन्ट*भोल्टेज। त्यसैले भोल्टेज घट्दै जाँदा उही पावर राख्नको लागि, मेरो सर्किटले बढी करेन्ट तान्नु पर्छ।

प्रत्येक ब्याट्रीमा थोरै आन्तरिक प्रतिरोध हुन्छ, र ओमको नियम भनिने अर्को सम्बन्धको कारणले गर्दा, तपाईंलाई थाहा छ कि ब्याट्रीमा केही भोल्टेज घट्नेछ। रेखाचित्रमा, Vout=V0−r∗I, जहाँ I करेन्ट हो। यसरी, मेरो V0 घट्दै जाँदा र मेरो पावर व्यवस्थापन सर्किटले उही पावर डेलिभर गर्न बढी करेन्ट तान्नु पर्दा, ब्याट्री आउटपुट भोल्टेज अझ छिटो घट्छ। यसले ब्याट्रीको अधिकतम करेन्ट आउटपुटलाई सीमित गर्छ, र यसको अर्थ यो पनि हो कि तिनीहरू थकान नजिक हुँदा धेरै छिटो खस्छन्।

तर क्यापेसिटरमा आउटपुट भोल्टेज, पीक करेन्ट, र कुल पावर समयसँगै तीव्र गतिमा घट्छ। क्यापेसिटरको एउटा फाइदा छ: यसले ब्याट्रीमा जस्तै विद्युतीय चार्जलाई रासायनिक चार्जमा रूपान्तरण गर्नुको सट्टा विद्युतीय चार्ज भण्डारण गर्छ, त्यसैले आन्तरिक प्रतिरोध हुँदाहुँदै पनि यो सानो हुन्छ र सामान्यतया बेवास्ता गर्न सकिन्छ। क्यापेसिटरहरूले छोटो समयको लागि धेरै, धेरै उच्च करेन्टहरू प्रदान गर्न सक्छन्।

तर कुनै चीजलाई पावर दिनको लागि, तिनीहरू समस्याग्रस्त छन्। मेरो पावर व्यवस्थापन प्रणालीमा निरन्तर पावर जाने मेरो इच्छालाई सम्झनुहोस्, र त्यो पावर=करेन्ट*भोल्टेज। हाम्रो भोल्टेज द्रुत रूपमा घट्दै जाँदा, हामीले उही पावर प्रदान गर्न द्रुत रूपमा बढ्दो करेन्टसँग यसलाई पूरा गर्नुपर्छ। धेरै उच्च करेन्टहरूले धेरै महँगो सर्किट, ठूला पावर रूपान्तरण कम्पोनेन्टहरू, सर्किट बोर्डहरूमा बढी पावर हानि, आदि बनाउँछन्... ब्याट्रीको अन्त्य नजिकै हुने आधारभूत समस्या मात्र हो, केवल यो क्यापेसिटरको उपयोगी पावर भण्डारण जीवनको धेरै प्रारम्भिक चरणमा हुन थाल्छ। र क्यापेसिटर घट्दै जाँदा, शिखर करेन्ट, यद्यपि अझै पनि अपेक्षाकृत उच्च छ, पनि घट्छ।

अर्को समस्या यो हो कि आधुनिक अल्ट्राक्यापेसिटरहरूमा ब्याट्रीहरू भन्दा धेरै कम विशिष्ट ऊर्जा हुन्छ। बजारमा रहेका उत्कृष्ट अल्ट्राक्यापहरूले ८-१० Wh/kg व्यवस्थापन गर्छन्, धेरैजसो ५ Wh/kg भन्दा बढी हुन्छन्। उत्कृष्ट लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूले २०० Wh/kg को नजिक डेलिभर गर्छन्, धेरै फर्मुलेसनहरू १०० Wh/kg भन्दा बढी पुग्न सक्छन्। त्यसैले अल्ट्राक्यापहरू प्रयोग गर्न तपाईंलाई लगभग २० गुणा तौल चाहिन्छ। तर सम्भवतः बढी, किनकि डिस्चार्जको समयमा कुनै समयमा, प्रयोगको आधारमा, भोल्टेज प्रयोग गर्न धेरै कम हुनेछ, जसले गर्दा पावर प्रयोग नगरी छोडिनेछ। साथै, धेरै परम्परागत क्यापेसिटरहरू भन्दा फरक, अल्ट्राक्यापेसिटरहरूमा पनि अपेक्षाकृत उच्च आन्तरिक प्रतिरोध हुन्छ। त्यसैले तिनीहरूले करेन्टको लागि भोल्टेजको धेरै व्यापारलाई समर्थन गर्न सक्दैनन्।

त्यसपछि त्यहाँ स्व-डिस्चार्ज हुन्छ: भण्डारण उपकरणबाट पावर "चुक" कति चाँडो हुन्छ। केवल NiMh कोषहरू मात्र बलियो हुन्छन्, तर प्रति महिना २०-३०% सम्म स्व-डिस्चार्ज हुन्छन्। Li-ion कोषहरूले यसलाई विशिष्ट Li-ion प्रविधिको आधारमा प्रति महिना <२% जस्तै घटाउँछन्, ब्याट्री निगरानी ओभरहेडमा निर्भर गर्दै केही प्रणालीहरूमा सायद ३%। आजका अल्ट्राक्यापेसिटरहरूले पहिलो महिनामा ५०% सम्म चार्ज घटाउँछन्। दैनिक रिचार्ज हुने उपकरणमा त्यो फरक नपर्न सक्छ, तर यसले क्याप्स बनाम ब्याट्रीहरूको प्रयोगको केसहरूलाई पूर्ण रूपमा सीमित गर्दछ, कम्तिमा राम्रो डिजाइनहरू सिर्जना नभएसम्म।

र तपाईंलाई धेरै चाहिने भएकोले, अल्ट्राक्यापेसिटरहरूको हालको लागत ब्याट्रीहरूको लागतको ६x-२०x हुन सक्छ। यदि तपाईंको अनुप्रयोगलाई धेरै कम पावर आउटपुट चाहिन्छ, विशेष गरी धेरै छोटो उच्च करेन्ट सर्जको साथ, अल्ट्राक्याप एक विकल्प हुन सक्छ। अन्यथा, यो निकट भविष्यमा ब्याट्री प्रतिस्थापन हुने छैन।

विद्युतीय कारहरू जस्ता उच्च वर्तमान अनुप्रयोगहरूको लागि, स्ट्यान्डअलोनको रूपमा, अझै उपयोगी विचार होइन। यद्यपि अल्ट्राक्याप र ब्याट्री दुवै प्रयोग गर्ने प्रणालीहरू आकर्षक हुन सक्छन्, किनकि तिनीहरूको भिन्नता धेरै पूरक छन्, ब्याट्रीको उच्च विशिष्ट ऊर्जा/ऊर्जा घनत्वको तुलनामा क्यापको उच्च वर्तमान स्थानान्तरण र लामो जीवन। र धेरै राम्रो अल्ट्राक्यापेसिटरहरू, साथै धेरै राम्रो ब्याट्रीहरू प्रदान गर्न धेरै काम भइरहेको छ। त्यसैले सायद कुनै दिन अल्ट्राक्यापले सामान्य ब्याट्री कर्तव्यहरू लिन्छ।

लेख: https://qr.ae/pCacU0 बाट