આપણે બેટરીને બદલે મોટા કેપેસિટરનો ઉપયોગ કેમ ન કરી શકીએ?

કેપેસિટર્સમાં ઘણી બધી મહાન ગુણધર્મો હોય છે. તેઓ રાસાયણિક ઉર્જાને બદલે વિદ્યુત ચાર્જ તરીકે શક્તિનો સંગ્રહ કરે છે. આ સામાન્ય રીતે લગભગ તાત્કાલિક ચાર્જ સમય અને ખૂબ જ ઉચ્ચ પીક ​​આઉટપુટ કરંટને મંજૂરી આપે છે. તેઓ પૂર્ણ-ચક્રીય બેટરી માટે સેંકડો ચક્રો કરતાં લાખો ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્રો ટકી શકે છે. તો સમસ્યા શું છે?

બેટરી લાંબા સમય સુધી સતત વોલ્ટેજ પ્રદાન કરે છે. ઉપકરણના આધારે, તમને ડિપ્લેશનની નજીક પ્રદર્શન સમસ્યાઓ આવી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સ્માર્ટફોન પાવર સેવિંગ મોડમાં જાય છે. તે ફક્ત તેમને થોડો વધુ સમય સુધી ચાલુ રાખવા માટે નથી, પરંતુ ચેતવણી વિના તાત્કાલિક બંધ થવાથી બચાવવા માટે છે.

જેમ તમે જોઈ શકો છો, બેટરી ખતમ થવાની નજીક પહોંચે છે તેમ વોલ્ટેજ ઘટે છે. તમારા ફોનમાં, એક પાવર કન્વર્ઝન સર્કિટ છે, જે એકંદર પાવર મેનેજમેન્ટનો એક ભાગ છે, જે ખૂબ જ સ્થિર બેટરી પાવરને ખૂબ જ કડક રીતે નિયંત્રિત સિસ્ટમ પાવર (કદાચ વિવિધ વોલ્ટેજનો સમૂહ) માં રૂપાંતરિત કરવાનું કામ કરે છે. નોંધ લો કે અહીં એક મહત્વપૂર્ણ સંબંધ છે: પાવર=કરંટ*વોલ્ટેજ. તેથી વોલ્ટેજ ઘટતાની સાથે જ પાવર જાળવી રાખવા માટે, મારા સર્કિટને વધુ કરંટ ખેંચવો પડશે.

દરેક બેટરીમાં થોડો આંતરિક પ્રતિકાર હોય છે, અને ઓહ્મના નિયમ તરીકે ઓળખાતા બીજા સંબંધને કારણે, તમે જાણો છો કે બેટરીમાં થોડો વોલ્ટેજ ઘટશે. ચિત્રમાં, Vout=V0−r*I, જ્યાં I એ પ્રવાહ છે. આમ, જેમ જેમ મારું V0 ઘટે છે અને મારા પાવર મેનેજમેન્ટ સર્કિટને સમાન શક્તિ પહોંચાડવા માટે વધુ પ્રવાહ ખેંચવો પડે છે, તેમ તેમ બેટરી આઉટપુટ વોલ્ટેજ વધુ ઝડપથી ઘટે છે. આનાથી બેટરીનો મહત્તમ પ્રવાહ આઉટપુટ મર્યાદિત થાય છે, અને તેનો અર્થ એ પણ થાય છે કે જ્યારે તે થાકવાની નજીક હોય ત્યારે તે ખૂબ ઝડપથી બંધ થઈ જાય છે.

પરંતુ કેપેસિટરમાં આઉટપુટ વોલ્ટેજ, પીક કરંટ અને કુલ પાવર સમય જતાં ઝડપથી ઘટે છે. કેપેસિટરનો એક ફાયદો છે: તે બેટરીની જેમ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જને રાસાયણિક ચાર્જમાં રૂપાંતરિત કરવાને બદલે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનો સંગ્રહ કરે છે, તેથી જ્યારે આંતરિક પ્રતિકાર હોય છે, ત્યારે તે નાનું હોય છે અને સામાન્ય રીતે તેને અવગણી શકાય છે. કેપેસિટર ટૂંકા સમય માટે ખૂબ જ ઊંચા કરંટ પ્રદાન કરી શકે છે.

પરંતુ કોઈ વસ્તુને પાવર આપવા માટે, તે સમસ્યારૂપ છે. મારી પાવર મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમમાં સતત પાવર ચાલુ રાખવાની મારી ઇચ્છા યાદ કરો, અને તે પાવર=કરંટ*વોલ્ટેજ. જેમ જેમ આપણો વોલ્ટેજ ઝડપથી ઘટતો જાય છે, તેમ તેમ આપણે તે જ પાવર પહોંચાડવા માટે ઝડપથી વધતા કરંટ સાથે તેને ભરપાઈ કરવી પડે છે. ખૂબ ઊંચા કરંટ વધુ ખર્ચાળ સર્કિટ, મોટા પાવર કન્વર્ઝન ઘટકો, સર્કિટ બોર્ડમાં વધુ પાવર લોસ, વગેરે માટે બનાવે છે... બેટરીમાં સમાન મૂળભૂત સમસ્યા છે જે અંતની નજીક છે, ફક્ત આ કેપેસિટરના ઉપયોગી પાવર સ્ટોરેજ લાઇફમાં ખૂબ જ વહેલા થવાનું શરૂ થાય છે. અને જેમ જેમ કેપેસિટર ઘટે છે, તેમ તેમ પીક કરંટ, જ્યારે હજુ પણ પ્રમાણમાં ઊંચો છે, તે પણ ઘટે છે.

બીજી સમસ્યા એ છે કે આધુનિક અલ્ટ્રાકેપેસિટરમાં બેટરી કરતા ઘણી ઓછી ચોક્કસ ઉર્જા હોય છે. બજારમાં ઉપલબ્ધ શ્રેષ્ઠ અલ્ટ્રાકેપ્સ 8-10 Wh/kg નું સંચાલન કરે છે, મોટાભાગની 5 Wh/kg જેવી હોય છે. શ્રેષ્ઠ લિથિયમ-આયન બેટરીઓ 200 Wh/kg ની નજીક ઊર્જા પહોંચાડે છે, ઘણી ફોર્મ્યુલેશન 100 Wh/kg થી વધુ સુધી પહોંચી શકે છે. તેથી અલ્ટ્રાકેપ્સનો ઉપયોગ કરવા માટે તમારે લગભગ 20 ગણા વજનની જરૂર પડશે. પરંતુ કદાચ વધુ, કારણ કે ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન, એપ્લિકેશનના આધારે, વોલ્ટેજ ખૂબ ઓછો થઈ જશે અને ઉપયોગ કરી શકાશે નહીં, જેનાથી પાવરનો ઉપયોગ ન થઈ શકશે. ઉપરાંત, વધુ પરંપરાગત કેપેસિટરથી વિપરીત, અલ્ટ્રાકેપેસિટરમાં પ્રમાણમાં ઊંચો આંતરિક પ્રતિકાર પણ હોય છે. તેથી તેઓ કરંટ માટે વોલ્ટેજના વધુ વેપારને ટેકો આપી શકતા નથી.

પછી સ્વ-ડિસ્ચાર્જ થાય છે: સ્ટોરેજ ડિવાઇસમાંથી પાવર "લીક" કેટલી ઝડપથી થાય છે. એકમાત્ર NiMh કોષો મજબૂત હોય છે, પરંતુ દર મહિને 20-30% જેટલું સ્વ-ડિસ્ચાર્જ થાય છે. લિ-આયન કોષો ચોક્કસ લિ-આયન ટેકનોલોજીના આધારે આને દર મહિને <2% જેટલું ઘટાડે છે, બેટરી મોનિટરિંગ ઓવરહેડના આધારે કેટલીક સિસ્ટમોમાં કદાચ 3%. આજના અલ્ટ્રાકેપેસિટર પ્રથમ મહિનામાં ચાર્જમાં 50% જેટલો ઘટાડો કરે છે. દરરોજ રિચાર્જ થતા ઉપકરણમાં તે વાંધો ન હોઈ શકે, પરંતુ તે કેપ્સ વિરુદ્ધ બેટરી માટેના ઉપયોગના કેસોને સંપૂર્ણપણે મર્યાદિત કરે છે, ઓછામાં ઓછું જ્યાં સુધી વધુ સારી ડિઝાઇન બનાવવામાં ન આવે ત્યાં સુધી.

અને કારણ કે તમને ઘણા બધાની જરૂર છે, અલ્ટ્રાકેપેસિટરનો વર્તમાન ખર્ચ બેટરીના ખર્ચ કરતા 6x-20x હોઈ શકે છે. જો તમારી એપ્લિકેશનને ખૂબ જ ઓછા પાવર આઉટપુટની જરૂર હોય, ખાસ કરીને ખૂબ જ ટૂંકા ઉચ્ચ કરંટ સર્જ સાથે, તો અલ્ટ્રાકેપ એક વિકલ્પ હોઈ શકે છે. નહિંતર, તે નજીકના ભવિષ્યમાં બેટરી રિપ્લેસમેન્ટ નહીં હોય.

ઇલેક્ટ્રિક કાર જેવા ઉચ્ચ કરંટ એપ્લિકેશનો માટે, સ્વતંત્ર રીતે, હજુ સુધી ખરેખર ઉપયોગી વિચારણા નથી. અલ્ટ્રાકેપ્સ અને બેટરી બંનેનો ઉપયોગ કરતી સિસ્ટમો આકર્ષક હોઈ શકે છે, કારણ કે તેમના તફાવતો ખૂબ જ પૂરક છે, બેટરીની ઉચ્ચ ચોક્કસ ઉર્જા/ઊર્જા ઘનતા વિરુદ્ધ કેપનું ઉચ્ચ કરંટ ટ્રાન્સફર અને લાંબુ જીવન. અને વધુ સારા અલ્ટ્રાકેપેસિટર, તેમજ વધુ સારી બેટરીઓ પહોંચાડવા માટે ઘણું કામ કરવામાં આવી રહ્યું છે. તેથી કદાચ કોઈ દિવસ અલ્ટ્રાકેપ સામાન્ય બેટરી ફરજોમાંથી વધુ લેશે.

લેખ: https://qr.ae/pCacU0