Складиштење енергије у кондензаторима: анализа носиоца и примена енергије електричног поља
Као основни елемент за складиштење енергије у електронским колима, кондензатори складиште енергију у облику енергије електричног поља. Када су две плоче кондензатора повезане на извор напајања, позитивна и негативна наелектрисања се скупљају на две плоче под дејством силе електричног поља, формирајући потенцијалну разлику и успостављајући стабилно електрично поље у диелектрику између плоча. Овај процес прати закон очувања енергије. Акумулација наелектрисања захтева рад да би се превазишла сила електричног поља и на крају складишти енергију у облику електричног поља. Капацитет складиштења енергије кондензатора може се квантификовати формулом E=21CV2, где је C капацитет, а V напон између плоча.
Динамичке карактеристике енергије електричног поља
За разлику од традиционалних батерија које се ослањају на хемијску енергију, складиштење енергије кондензатора је у потпуности засновано на деловању физичких електричних поља. На пример, електролитичкихкондензаторискладиште енергију кроз ефекат поларизације оксидног филма између плоча и електролита, што је погодно за сценарије који захтевају брзо пуњење и пражњење, као што је филтрирање енергије. Суперкондензатори (као што су двослојни кондензатори) формирају двослојну структуру кроз интерфејс између електроде од активног угља и електролита, значајно побољшавајући густину складиштења енергије. Његови принципи су подељени у две категорије:
Двослојно складиштење енергије: Наелектрисања се адсорбују на површини електроде статичким електрицитетом, без хемијских реакција, и имају ултрабрзе брзине пуњења и пражњења.
Фарадејев псеудокондензатор: Користи брзе редокс реакције материјала као што је рутенијум оксид за складиштење наелектрисања, са високом густином енергије и високом густином снаге.
Разноликост ослобађања и примене енергије
Када кондензатор ослободи енергију, електрично поље се може брзо претворити у електричну енергију како би се подржали захтеви за високофреквентни одзив. На пример, у соларним инверторима, кондензатори смањују флуктуације напона и побољшавају ефикасност конверзије енергије кроз функције филтрирања и раздвајања; у електроенергетским системима,кондензаториоптимизују стабилност мреже компензацијом реактивне снаге. Суперкондензатори се користе за тренутно надокнађивање снаге и модулацију фреквенције мреже електричних возила због њиховог одзива у милисекундама.
Будући изгледи
Са продорима у науци о материјалима (као што су графенске електроде), густина енергије кондензатора наставља да расте, а њихови сценарији примене се шире од традиционалних електронских уређаја до најсавременијих области као што су ново складиштење енергије и паметне мреже. Ефикасно коришћење енергије електричног поља не само да је промовисало технолошки напредак, већ је постало и неопходан део трансформације енергије.
Време објаве: 13. март 2025.