ব্যাটারির পরিবর্তে সুপারক্যাপাসিটর: ডিভাইস, বৈশিষ্ট্য তুলনা, ব্যবহারের সুবিধা, পর্যালোচনা

2024 লেখক: Erin Ralphs | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-02-19 12:33

একটি উচ্চ নির্দিষ্ট ক্যাপাসিট্যান্সের ধারণাটি 1960-এর দশকে অন্বেষণ করা হয়েছিল, কিন্তু চূড়ান্ত পণ্যের কার্যকারিতার বৈশিষ্ট্যগুলির অনন্য সমন্বয়ের কারণে আজ এই প্রযুক্তির প্রতি আগ্রহের একটি নতুন তরঙ্গ রয়েছে। আজ, এই প্রযুক্তির ভিত্তিতে, সুপারক্যাপাসিটর এবং আল্ট্রাক্যাপাসিটরগুলির বিভিন্ন পরিবর্তনগুলি উত্পাদিত হয়, যা একটি পূর্ণ ক্ষমতা সম্পন্ন ব্যাটারি হিসাবে বিবেচিত হতে পারে। নীচে দেখানো সুপারক্যাপাসিটর ধারণাগুলি দেখায় যে প্রচলিত ব্যাটারি প্যাকগুলির (ব্যাটারি) সাথে তাদের ভবিষ্যতের প্রতিযোগিতা এতটা দুর্দান্ত নয়৷

একটি সুপারক্যাপাসিটর কি?

সংক্ষেপে, এটি একটি অপ্টিমাইজ করা ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ব্যাটারি, একটি কমপ্যাক্ট ক্যাপাসিটরের আকারে তৈরি৷ এমনকি একটি সাধারণ সঙ্গে ডিভাইসের একটি সারসরি তুলনা সঙ্গেএকটি গাড়ির জন্য ব্যাটারি, আপনি আকারের সুস্পষ্ট পার্থক্য হাইলাইট করতে পারেন, এবং অনুশীলনে, সুবিধাগুলিও দীর্ঘ পরিষেবা জীবন এবং শক্তির আকারে পৃষ্ঠে আসবে। অন্য কথায়, সুপারক্যাপাসিটারগুলি ব্যাটারির পরিবর্তে ব্যবহার করা যেতে পারে, যদিও শক্তির সম্ভাব্য সঞ্চয়ের ক্ষেত্রে সীমাবদ্ধতার কারণে কিছু সংরক্ষণের সাথে। আয়নিস্টরগুলির প্রযুক্তিগত বিকাশের অপূর্ণতার কারণে এই জাতীয় সূক্ষ্মতা এখনও ঘটে, তবে, ব্যাটারির জন্য ক্রমবর্ধমান প্রয়োজনীয়তার সাথে বাজারের চাপে পরিস্থিতি পরিবর্তিত হচ্ছে৷

ডিজাইন এবং পণ্য ডিজাইন

এই ক্যাপাসিটরের ভিত্তি দুটি ইলেক্ট্রোড দ্বারা গঠিত হয়, যার মধ্যে ইলেক্ট্রোলাইটিক মাধ্যমটি ঐতিহ্যগতভাবে স্থাপন করা হয়। ইলেক্ট্রোড তৈরির জন্য উপকরণের গঠনে ব্যাটারি থেকে পার্থক্য লক্ষ্য করা যায়, যার প্লেটগুলি ছিদ্রযুক্ত সক্রিয় কার্বন দিয়ে লেপা। ইলেক্ট্রোলাইটের জন্য, এই ক্ষমতাতে জৈব এবং অজৈব মিশ্রণ ব্যবহার করা যেতে পারে। কাঠামোগতভাবে, সুপারক্যাপাসিটারগুলির কাঠামোতে নিরোধকের প্রযুক্তিগত সমাধানটিও দাঁড়িয়েছে। একটি ডাইলেক্ট্রিক স্তর সহ ব্যাটারি অ্যালুমিনিয়াম প্লেটের পরিবর্তে, আয়নিক এবং বৈদ্যুতিন পরিবাহিতার সর্বোত্তম বৈশিষ্ট্যযুক্ত উপাদানগুলি ব্যবহার করা হয়। আমরা যদি ব্যাটারি হিসাবে সুপারক্যাপাসিটরের সম্ভাব্য ব্যবহারের ধারণাটি চালিয়ে যাই, তাহলে ছিদ্রযুক্ত কার্বন একটি ইলেকট্রনিক পরিবাহী হিসাবে কাজ করতে পারে এবং সালফিউরিক অ্যাসিডের একটি দ্রবণ একটি আয়নিক পরিবাহী হিসাবে কাজ করতে পারে। এইভাবে, ইলেক্ট্রোডগুলির মধ্যে একটি সর্বোত্তম চার্জ বিভাজন স্তর সরবরাহ করা যেতে পারে অতিরিক্ত ইনসুলেটরগুলির অন্তর্ভুক্তি ছাড়াই৷

সুপারক্যাপাসিটরের বিভিন্ন প্রকার

ইতিমধ্যে আজ, আয়নিস্টরগুলির বিকাশে বিভিন্ন দিকনির্দেশ রয়েছে। নিম্নলিখিত ধরণের ডিভাইসগুলি সবচেয়ে লক্ষণীয় এবং প্রতিশ্রুতিবদ্ধ:

• ডাবল লেয়ার ক্যাপাসিটার। স্ট্যান্ডার্ড মডেল, যা বৈদ্যুতিকভাবে পরিবাহী উপাদান দিয়ে তৈরি উপরে উল্লিখিত ইলেক্ট্রোড ব্যবহার করে এবং একটি বিশেষ বিভাজক একটি ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে ব্যবহৃত হয়। ইলেক্ট্রোডের চার্জ পৃথকীকরণের ফলে শক্তির সম্ভাবনার সঞ্চয় ঘটে।
• সিউডোক্যাপাসিটর। এই ধরণের সুপারক্যাপাসিটর থেকে তৈরি একটি রিচার্জেবল ব্যাটারি একটি খুব সফল সমাধান হতে পারে, কারণ এটি শক্তি সঞ্চয় করার আরও উন্নত উপায় সরবরাহ করে। প্রথমত, প্রচলিত ব্যাটারিতে শক্তি সঞ্চয়ের প্রক্রিয়াগুলির সাথে যুক্ত ফ্যারাডে প্রক্রিয়ার নীতিটি সক্রিয় করা হয়। এবং দ্বিতীয়ত, একটি দ্বিগুণ বৈদ্যুতিক স্তরে ইলেক্ট্রোডের মধ্যে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক মিথস্ক্রিয়ার মৌলিক স্কিমটিও সংরক্ষিত রয়েছে৷
• হাইব্রিড ক্যাপাসিটার। একটি মধ্যবর্তী ধারণা যা ব্যাটারি এবং ক্যাপাসিটারগুলির পৃথক ইতিবাচক বৈশিষ্ট্যগুলিকে একত্রিত করে। এই জাতীয় ডিভাইসগুলি সাধারণত মিশ্র অক্সাইড এবং ডোপড পলিমার থেকে তৈরি ইলেক্ট্রোডের সংমিশ্রণ ব্যবহার করে। এই দিকটির আরও উন্নয়ন কার্বন বাহক এবং পরিবাহী পলিমারগুলির সাথে সম্পূরক যৌগিক পদার্থের ব্যবহারের সাথে যুক্ত৷

মূল বৈশিষ্ট্য

আজ আয়নিস্টরদের সুপ্রতিষ্ঠিত কর্মক্ষমতা সূচক সম্পর্কে কথা বলা কঠিন, কারণপ্রযুক্তি ক্রমাগত উন্নত হচ্ছে, এবং বৈদ্যুতিক রাসায়নিক বর্তমান উত্সগুলির উন্নতির জন্য সামঞ্জস্য করা হচ্ছে। কিন্তু যদি আমরা সুপারক্যাপাসিটারগুলির প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলির গড় ডেটা নিই, তাহলে নির্দিষ্ট সূচকগুলি এইরকম দেখাবে:

• চার্জিং সময় - 1 থেকে 10 সেকেন্ড
• চার্জিং চক্রের সংখ্যা প্রায় 1 মিলিয়ন, যা 30,000 ঘন্টার সাথে মিলে যায়৷
• ব্লক কক্ষে ভোল্টেজ - 2.3 থেকে 2.75 V.
• শক্তির তীব্রতা - আদর্শ মান 5 Wh/kg।
• শক্তি - প্রায় 10,000 ওয়াট/কেজি।
• স্থায়িত্ব - ১৫ বছর পর্যন্ত।
• অপারেটিং তাপমাত্রা -40°C থেকে 65°C.

প্রচলিত ব্যাটারির সাথে তুলনা

প্রধান পার্থক্যকারী পরামিতিগুলি হল শক্তি সঞ্চয়ের হার এবং বৈদ্যুতিক চার্জের রিটার্ন ডিগ্রী। অনুরূপ মাত্রা সহ সুপারক্যাপাসিটরের কাছাকাছি বৈদ্যুতিক সম্ভাবনার দ্বিগুণ স্তর ব্যবহারের কারণে, ইলেক্ট্রোডগুলির কার্যকারী পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি পায়। অর্থাৎ, আমরা ব্যাটারি এবং ক্যাপাসিটরের সেরা বৈশিষ্ট্যগুলিকে একত্রিত করার বিষয়ে কথা বলতে পারি। যদি আমরা লোডের সাথে ব্যাটারির স্রোত এবং সুপারক্যাপাসিটরের বন্টন তুলনা করি, তাহলে গ্রাস করা কারেন্টের আয়তনের অভিন্নতা সাধারণত অভিন্ন হবে, তবে দুটি সংশোধন সহ। ব্যাটারির ক্রিয়াকলাপের সময়, ব্লকের নীচের অংশে অবস্থিত উপাদানটির দিকে বৃহত্তম কারেন্ট স্থানান্তর করা সম্ভব এবং আয়নিস্টরের ক্ষেত্রে, নীতিগতভাবে, কম ভোল্টেজের কারণে সম্ভাব্যতা কম হবে। এছাড়াও, উল্লেখযোগ্য পার্থক্যগুলির মধ্যে রয়েছে কাজের সংস্থানের পার্থক্য - সুপারক্যাপাসিটারগুলি প্রায় 25-30% বেশি সময়ের মধ্যে পরিবেশন করে, উল্লেখ করার মতো নয়যোগ্য শুল্ক চক্রের উচ্চ হার।

অপারেটিং সুপারক্যাপাসিটারের সুবিধা

যদি আমরা সাধারণত ব্যাটারির পরিবর্তে সুপারক্যাপাসিটর ব্যবহারের ইতিবাচক প্রভাব বিবেচনা করি, তাহলে নিম্নলিখিত গুণাবলী সামনে আসবে:

• সুপারক্যাপাসিটরগুলির উচ্চ শক্তির ঘনত্ব তাদের স্বল্পমেয়াদী শক্তির উত্স হিসাবে ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলিতে ব্যবহার করার অনুমতি দেয়৷
• পরিবেশগত নিরাপত্তা। অবশ্যই, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল উপাদানগুলি এখনও ডিজাইনে ধরে রাখা হয়েছে, তবে তাদের বিষাক্ত প্রভাব ক্রমাগত হ্রাস পাচ্ছে৷
• নবায়নযোগ্য উত্স থেকে শক্তি ব্যবহারের সম্ভাবনা - বায়ু, সূর্য, জল এবং জমি৷
• ব্যাটারির কাঠামোগত একীকরণের সুযোগের সম্প্রসারণ - উদাহরণস্বরূপ, জটিল পাওয়ার প্ল্যান্ট, হাইব্রিড বৈদ্যুতিক মেশিন, হাইড্রোজেন-জ্বালানিযুক্ত যানবাহন ইত্যাদির রক্ষণাবেক্ষণের জন্য।

এটি একটি প্রচলিত ক্যাপাসিটরের সাথে সম্পর্কিত একটি সুপারক্যাপাসিটরের কিছু সুবিধা লক্ষ্য করার মতো। তাদের মধ্যে কয়েকটি আছে, কিন্তু শক্তি সঞ্চয়ের জন্য একটি বড় ক্ষমতা মৌলিকভাবে গুরুত্বপূর্ণ। এই সূচক অনুসারে, আয়নিস্টরগুলির সমস্ত পরিবর্তনগুলি ব্যাটারির সাথে প্রতিযোগিতা করতে পারে না, তবে, বৈদ্যুতিক ক্ষমতা প্যারামিটারে ক্যাপাসিটরের তুলনায়, তারা আত্মবিশ্বাসের সাথে জয়ী হয়৷

সুপারক্যাপাসিটারের ইতিবাচক পর্যালোচনা

সুপারক্যাপাসিটারগুলির পরীক্ষা এবং আংশিক প্রয়োগ আজ বিভিন্ন শিল্পে সঞ্চালিত হয়। এই ডিভাইসগুলির অপারেশন সম্পর্কিত পর্যালোচনাগুলি দেখায়, তারা উচ্চ সম্পর্কে নির্মাতাদের বিবৃতি নিশ্চিত করেনির্ভরযোগ্যতা, পরিবেশগত নিরাপত্তা এবং উচ্চ ক্ষমতা। সুপারক্যাপাসিটর এবং ব্যাটারির তুলনা করার দৃষ্টিকোণ থেকে যা বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ, প্রাক্তনগুলি শারীরিক পরিচালনার সময় বিশেষ পরিস্থিতি তৈরি করার জন্য এতটা দাবি করে না। এটি আংশিকভাবে উপাদানগুলির একই কম বিষাক্ততার কারণে, তবে একটি বৃহত্তর পরিমাণে, অপারেশনের ergonomics কেসের সুরক্ষার উচ্চ ডিগ্রির কারণে। অর্থাৎ, ব্যবহারকারীকে সিল করা অবস্থায় সুপারক্যাপাসিটারগুলির রক্ষণাবেক্ষণের জন্য বিশেষ ডিভাইস সরবরাহ করার প্রয়োজন নেই। কম ওজন এবং অপ্টিমাইজ করা মাত্রাও রুটিন রক্ষণাবেক্ষণের কাজগুলিকে সহজ করে তোলে৷

সুপারক্যাপাসিটারের নেতিবাচক পর্যালোচনা

এই ধরণের ক্যাপাসিটরের দুর্বলতাও রয়েছে, যা অনুশীলনেও স্পষ্টভাবে প্রকাশ পায়। বিশেষ করে, ব্যবহারকারীরা তাদের কম শক্তির ঘনত্ব, নিম্ন কর্মক্ষমতা এবং সর্বদা পর্যাপ্ত ভোল্টেজ স্তরের দিকে নির্দেশ করে, যা একটি লক্ষ্য ভোক্তা ইউনিটকে পরিবেশন করার জন্য বিভিন্ন উপাদান ব্যবহার করার প্রয়োজন করে। অনেক উপায়ে, এই ত্রুটিগুলি আজ ব্যাটারির পরিবর্তে সুপারক্যাপাসিটর ব্যবহারে বাধা দেয়, যদিও, আবার, প্রযুক্তিগত উন্নয়ন এই সমস্যাগুলি সমাধান করার সম্ভাবনা বেশি৷

ক্যাপাসিটরগুলির বিকাশের সম্ভাবনা

ব্যাটারির বিশেষজ্ঞ এবং বিকাশকারীদের মতে, অদূর ভবিষ্যতে, নতুন প্রজন্মের ক্যাপাসিটরগুলি সর্বত্র ব্যবহার করা হবে। ডিভাইসগুলির নির্দিষ্ট ক্ষমতা সক্রিয় বৃদ্ধির কারণে এটি সম্ভব হবে। এটা জরুরীসুপারক্যাপাসিটরগুলির প্রযুক্তিগত এবং কাঠামোগত বৈশিষ্ট্যগুলি যুক্ত এবং উন্নত করুন, যা প্রাথমিকভাবে মাত্রা এবং ওজন নিয়ে উদ্বেগ প্রকাশ করে। একই সময়ে, 2.5 মেগাওয়াট পর্যন্ত শক্তি সহ আয়নিস্টরগুলির পরীক্ষাগুলি আজ ইতিমধ্যেই সংগঠিত হচ্ছে। ভবিষ্যতে, এই ধরনের সিস্টেমগুলি পরিবহন নেটওয়ার্ক, শিল্প সুবিধা এবং আবাসিক কমপ্লেক্সগুলির রক্ষণাবেক্ষণে ব্যবহার করা যেতে পারে৷

উপসংহার

সুপারক্যাপাসিটর ধারণাটি এমন পরিস্থিতিতে সর্বোত্তম সমাধান হিসাবে বিবেচিত হয় যেখানে লাইভ চার্জ সহ বিদ্যুৎ সরবরাহের জন্য স্বল্পমেয়াদী প্রয়োজন। আংশিকভাবে, এটি বৈদ্যুতিক রাসায়নিক ব্যাটারির ধারণার সাথে একটি দ্বন্দ্ব, যা নির্দিষ্ট পরামিতিগুলির সাথে শক্তির দীর্ঘমেয়াদী রক্ষণাবেক্ষণের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। কিন্তু এই অপারেশনাল ফিচারের কারণে কি গাড়িতে ব্যাটারির পরিবর্তে সুপারক্যাপাসিটর ব্যবহার করা সম্ভব? উচ্চ মাত্রার সম্ভাবনার সাথে, উন্নত স্বয়ংক্রিয় উদ্বেগগুলি উচ্চ-ক্ষমতার ক্যাপাসিটর ব্যবহার করবে, তবে শুধুমাত্র বিশেষ হাইব্রিড সংস্করণগুলিতে যা সুপারক্যাপাসিটরগুলির ইতিবাচক গুণাবলী যেমন এবং ঐতিহ্যগত ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল উপাদানগুলিকে একত্রিত করে। উদাহরণস্বরূপ, আজ এই জাতীয় সমাধানগুলি একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সীসা-অ্যাসিড গঠন এবং একটি সুপারক্যাপাসিটরের সংমিশ্রণের আকারে ব্যবহৃত হয়৷