সুপারক্যাপাসিটারগুলির পরিচিতি

সমাজ ও অর্থনীতির বিকাশের সাথে, লোকেরা সবুজ শক্তি এবং পরিবেশগত পরিবেশের প্রতি আরও বেশি মনোযোগ দেয়। একটি নতুন ধরনের শক্তি সঞ্চয় যন্ত্র হিসাবে, সুপারক্যাপাসিটরগুলি তাদের অপরিবর্তনীয় সুবিধার কারণে আরও বেশি মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। প্রকৌশলীরা কিছু ডিজাইনে সুপারক্যাপাসিটর দিয়ে ঐতিহ্যবাহী ব্যাটারি প্রতিস্থাপন করতে শুরু করেছেন যার জন্য উচ্চ-শক্তি, উচ্চ-দক্ষতা সমাধান প্রয়োজন। ব্যাটারি প্রযুক্তির ত্রুটি নতুন ব্যাটারি যেমন Li-ion এবং NiMH একটি নির্ভরযোগ্য শক্তি সঞ্চয় সমাধান প্রদান করতে পারে এবং অনেক ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে। আমরা সবাই জানি, রাসায়নিক ব্যাটারি বৈদ্যুতিক রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে বৈদ্যুতিক চার্জ সঞ্চয় করে, যার ফলে ফ্যারাডে চার্জ স্থানান্তর হয়। তারা একটি সংক্ষিপ্ত সেবা জীবন আছে এবং ব্যাপকভাবে তাপমাত্রা দ্বারা প্রভাবিত হয়। এটি সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারির (ব্যাটারি) ডিজাইনারদের দ্বারাও সম্মুখীন হওয়া অসুবিধা।

একই সময়ে, উচ্চ কারেন্ট এই ব্যাটারির জীবনকে সরাসরি প্রভাবিত করতে পারে, তাই কিছু অ্যাপ্লিকেশনের জন্য দীর্ঘ জীবন এবং উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা প্রয়োজন, এই রাসায়নিক বিক্রিয়া-ভিত্তিক ব্যাটারিগুলি বিভিন্ন ত্রুটি দেখায়। সুপারক্যাপাসিটর এর বৈশিষ্ট্য এবং সুবিধা সুপারক্যাপাসিটর এর নীতি কোন নতুন প্রযুক্তি নয়। বেশিরভাগ সাধারণ সুপারক্যাপাসিটারগুলির একটি বৈদ্যুতিক ডাবল স্তরের কাঠামো থাকে। ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটারের সাথে তুলনা করে, এই সুপারক্যাপাসিটরের একটি খুব উচ্চ শক্তি ঘনত্ব এবং শক্তি ঘনত্ব রয়েছে। প্রচলিত ক্যাপাসিটর এবং সেকেন্ডারি ব্যাটারির সাথে তুলনা করে, সুপারক্যাপাসিটরগুলির সাধারণ ক্যাপাসিটরগুলির চেয়ে বেশি চার্জ স্টোরেজ ক্ষমতা রয়েছে এবং দ্রুত চার্জিং এবং ডিসচার্জিং গতি, উচ্চ দক্ষতা, পরিবেশে কোনও দূষণ নয়, দীর্ঘ চক্র জীবন, বিস্তৃত অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা এবং উচ্চ নিরাপত্তার বৈশিষ্ট্য রয়েছে। . দ্রুত চার্জ এবং ডিসচার্জ করতে সক্ষম হওয়ার পাশাপাশি, সুপারক্যাপাসিটরগুলির আরেকটি প্রধান বৈশিষ্ট্য হল তাদের কম প্রতিবন্ধকতা। সুতরাং, যখন একটি সুপারক্যাপাসিটর সম্পূর্ণরূপে নিঃসৃত হয়, তখন এটি একটি ছোট প্রতিরোধের বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করবে, এবং যদি কোন সীমা না থাকে, তাহলে এটি সম্ভাব্য উৎস কারেন্ট টানবে।

অতএব, একটি ধ্রুবক বর্তমান বা ধ্রুবক ভোল্টেজ চার্জার ব্যবহার করা আবশ্যক। 10 বছর আগে, সুপারক্যাপাসিটরগুলি প্রতি বছর খুব কম পরিমাণে বিক্রি করা যেত, এবং দাম খুব ব্যয়বহুল ছিল, প্রায় 1 থেকে 2 মার্কিন ডলার/ফ্যারাড। এখন, সুপারক্যাপাসিটরগুলি বাজারে প্রচুর পরিমাণে স্ট্যান্ডার্ড পণ্য হিসাবে সরবরাহ করা হয়েছে, এবং দাম 0.01 এর গড় সহ ব্যাপকভাবে হ্রাস করা হয়েছে। ~$0.02/ফ্যারাড। গত কয়েক বছরে, সুপারক্যাপাসিটারগুলি অনেকগুলি অ্যাপ্লিকেশন ক্ষেত্রে প্রবেশ করতে শুরু করেছে, যেমন ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স, শিল্প এবং পরিবহন। সুপারক্যাপাসিটরগুলির গঠন যদিও বিশ্বে অনেক সুপারক্যাপাসিটর প্রস্তুতকারক রয়েছে, যারা অনেক ধরণের সুপারক্যাপাসিটর পণ্য সরবরাহ করতে পারে, বেশিরভাগ পণ্য একই বৈদ্যুতিক ডাবল স্তরের কাঠামোর উপর ভিত্তি করে তৈরি। সুপারক্যাপাসিটরগুলির গঠন ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের মতোই। খুব অনুরূপ, তাদের প্রধান পার্থক্য ইলেক্ট্রোড উপাদান। প্রাথমিক সুপারক্যাপাসিটারগুলির ইলেক্ট্রোডগুলি কার্বন দিয়ে তৈরি ছিল। কার্বন ইলেক্ট্রোড উপাদানের একটি বৃহৎ পৃষ্ঠ এলাকা আছে, এবং ক্যাপাসিট্যান্স পৃষ্ঠ এলাকা এবং ইলেক্ট্রোডের মধ্যে দূরত্বের উপর নির্ভর করে। এটি খুব বড় হতে পারে, বেশিরভাগ সুপারক্যাপাসিটর ফ্যারাড স্তরের হতে পারে এবং সাধারণ ক্যাপাসিট্যান্স পরিসীমা 1 ~ 5000F। সুপারক্যাপাসিটর ব্যবহার করা সুপারক্যাপাসিটরগুলির বিস্তৃত ব্যবহার রয়েছে। উচ্চ-শক্তি-ঘনত্বের পদার্থ যেমন জ্বালানী কোষের সাথে মিলিত, সুপারক্যাপাসিটরগুলি উচ্চ শক্তির চাহিদা মেটাতে দ্রুত শক্তি মুক্তি দিতে পারে, যা জ্বালানী কোষগুলিকে শুধুমাত্র একটি শক্তির উত্স হিসাবে ব্যবহার করার অনুমতি দেয়। বর্তমানে, সুপারক্যাপাসিটরগুলির শক্তির ঘনত্ব 20kW/kg পর্যন্ত হতে পারে, যা ঐতিহ্যগত ক্যাপাসিটর এবং ব্যাটারির মধ্যে বাজারের এই অংশটি দখল করতে শুরু করেছে।

যে সমস্ত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা প্রয়োজন কিন্তু কম শক্তির প্রয়োজনীয়তা প্রয়োজন, সুপারক্যাপাসিটরগুলি ব্যাটারি প্রতিস্থাপন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, বা উচ্চ শক্তির প্রয়োজনীয়তাগুলির জন্য সুপারক্যাপাসিটর এবং ব্যাটারিগুলিকে একত্রিত করা যেতে পারে, যাতে ছোট আকার ব্যবহার করা যায়। , আরো লাভজনক ব্যাটারি. সুপারক্যাপাসিটরগুলির খুব কম ESR মান রয়েছে, যার ফলে তারা বৃহৎ স্রোতের উৎস হতে পারে এবং বড় স্রোতকে দ্রুত ডুবিয়ে দিতে পারে। রাসায়নিক চার্জিং নীতির সাথে তুলনা করে, সুপারক্যাপাসিটরগুলির কার্যকারিতা এই পণ্যটির কার্যকারিতাকে আরও স্থিতিশীল করে তোলে এবং তাই, সুপারক্যাপাসিটরগুলির পরিষেবা জীবন দীর্ঘতর হয়। সুপারক্যাপাসিটারগুলি এমন ডিভাইসগুলির জন্য একটি আদর্শ শক্তির উত্স যেগুলির জন্য দ্রুত চার্জিং প্রয়োজন, যেমন পাওয়ার টুল এবং খেলনা৷ কিছু পণ্য হাইব্রিড ব্যাটারি/সুপারক্যাপাসিটর সিস্টেমের জন্য উপযুক্ত। সুপারক্যাপাসিটর ব্যবহার বেশি শক্তি পাওয়ার জন্য ভারী ব্যাটারির ব্যবহার এড়াতে পারে। একটি উদাহরণ হল কনজিউমার ইলেকট্রনিক্সের ডিজিটাল ক্যামেরা, যেখানে সুপারক্যাপাসিটর ব্যবহার করে ডিজিটাল ক্যামেরাগুলি সস্তা ক্ষারীয় ব্যাটারি ব্যবহার করতে দেয় (ব্যয়বহুল লি-আয়ন ব্যাটারির পরিবর্তে)। সুপারক্যাপাসিটর কোষের (কোষ) রেট করা ভোল্টেজের পরিসর হল 2.5 থেকে 2.7V, তাই অনেক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একাধিক সুপারক্যাপাসিটর কোষের ব্যবহার প্রয়োজন। এই কোষগুলিকে সিরিজে সংযুক্ত করার সময়, ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ারকে কোষগুলির মধ্যে ভারসাম্য এবং চার্জিং বিবেচনা করতে হবে। যে কোনো সুপারক্যাপাসিটর যখন শক্তিপ্রাপ্ত হয় তখন অভ্যন্তরীণ সমান্তরাল প্রতিরোধের মাধ্যমে স্রাব হবে। এই স্রাব কারেন্টকে লিকেজ কারেন্ট বলা হয়, যা সুপারক্যাপাসিটর ইউনিটের স্ব-নিঃসরণকে প্রভাবিত করবে।

কিছু সেকেন্ডারি ব্যাটারি প্রযুক্তির মতো, সিরিজে ব্যবহার করার সময় সুপারক্যাপাসিটরগুলির ভোল্টেজগুলিকে ভারসাম্যপূর্ণ করতে হবে কারণ সেখানে লিকেজ কারেন্ট রয়েছে এবং অভ্যন্তরীণ শান্ট প্রতিরোধের আকার সিরিজ সংযুক্ত সুপারক্যাপাসিটর কোষগুলিতে ভোল্টেজ বিতরণ নির্ধারণ করবে। যখন সুপারক্যাপাসিটরের ভোল্টেজ স্থিতিশীল হয়, তখন প্রতিটি ইউনিটের ভোল্টেজ লিকেজ কারেন্টের সাথে পরিবর্তিত হবে, ক্যাপ্যাসিট্যান্স মানের সাথে নয়। লিকেজ কারেন্ট যত বড় হবে, রেটেড ভোল্টেজ তত কম হবে, বিপরীতে, লিকেজ কারেন্ট যত ছোট হবে, রেটেড ভোল্টেজ তত বেশি হবে। এর কারণ হল লিকেজ কারেন্ট সুপারক্যাপাসিটর সেলকে ডিসচার্জ করে, ভোল্টেজ কমিয়ে দেয়, যা এর সাথে সিরিজের অন্যান্য কোষের ভোল্টেজগুলিকে প্রভাবিত করে (ধরে নেওয়া হয় যে সিরিজের এই কোষগুলি একই ধ্রুবক ভোল্টেজ দ্বারা চালিত হয়)। লিকেজ কারেন্টের তারতম্যের জন্য ক্ষতিপূরণ দেওয়ার জন্য, একটি সাধারণ পদ্ধতি হল প্রতিটি ইউনিটের পাশে সমান্তরালভাবে একটি রোধকে সংযুক্ত করা যাতে পুরো ইউনিটের লিকেজ কারেন্ট নিয়ন্ত্রণ করা যায়। এই পদ্ধতি কার্যকরভাবে ইউনিটগুলির মধ্যে সংশ্লিষ্ট সমান্তরাল প্রতিরোধের তারতম্য হ্রাস করে।

আরেকটি প্রস্তাবিত পদ্ধতি হল সক্রিয় সেল-ব্যালেন্সিং, যেখানে প্রতিটি কোষ সক্রিয়ভাবে পর্যবেক্ষণ করা হয় এবং ভোল্টেজ পরিবর্তনের সময় একে অপরের বিরুদ্ধে ভারসাম্য বজায় রাখা হয়। এই পদ্ধতিটি ইউনিটে অতিরিক্ত লোড কমায়, কাজকে আরও দক্ষ করে তোলে। যদি ভোল্টেজ ইউনিটের রেট করা ভোল্টেজের চেয়ে বেশি হয় তবে ইউনিটের আয়ু সংক্ষিপ্ত হবে। উচ্চ-নির্ভরযোগ্য সুপারক্যাপাসিটরগুলির জন্য, কীভাবে প্রয়োজনীয় সীমার মধ্যে ভোল্টেজ বজায় রাখা যায় তা একটি মূল বিষয়, এবং চার্জিং ভোল্টেজকে অবশ্যই নিয়ন্ত্রণ করতে হবে যাতে এটি প্রতিটি কক্ষের রেট করা ভোল্টেজের বেশি না হয়।