コンデンサーバッテリー-はじめに、比較、接続

エレクトロニクスやその他の関連分野での進歩が続く中、より効率的なエネルギーシステムの必要性が私たちをじっと見つめ続けています。エンジニアや技術愛好家は、堅牢なバッテリーで私たちを助けるための努力が鈍化しているようには見えません。

鉛蓄電池からリチウム電池、スーパーキャパシタまで、その傾向は非常に明白で自明です。したがって、この投稿の過程で、コンデンサーバッテリーがどのように機能するか、そしてそれがあなたのような人に適しているかどうかを学びます。

コンデンサーバッテリーとは何ですか？

私たちがコンデンサーバッテリーについて話すときはいつでも、多くの人々はそれが通常のコンデンサーと同じであるとすぐに思い込みます。それは完全に間違っています。コンデンサー電池と通常のコンデンサーは、さまざまな面で完全に同じではありません。

コンデンサー電池は通常の電池とは明らかに異なります。それらは、コンデンサープレートに蓄積された静電荷で構成されています。電気化学反応によってエネルギーを生成する通常のバッテリーとは異なります。これらのコンデンサから得られる電荷は、静電荷の結果であり、それ以上のものではありません。これは、コンデンサの負と正のプレートに電圧差が印加され、それによって充電と電荷の蓄積につながる場合に可能です。プラスチック製の櫛で髪をとかしたときに起こることと非常によく似ています。

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コンデンサは、いくつかの点でバッテリーとは異なります。

バッテリーの場合、カソード極とアノード極である2つの電極を分離する電解質が必要です。電解質は、イオンを伝導する能力を持つものであれば何でもかまいません。対照的に、コンデンサの負極板と正極板は絶縁体で分離されています。つまり、電気の伝導体ではないものです。初期の頃、断熱材は空気でした。そのような空気絶縁体は彼らが望むように多くの電荷を保持することができなかったので、エンジニアは何か他のものを考える必要がありました。

？一部のバッテリーには、環境に優しい化学物質が含まれています。このようなバッテリーは、充電ができなくなったときにリサイクルする必要があります。コンデンサの場合、そのようなものはほとんどありません。それらの隙間は、環境に害を及ぼさない絶縁体でできています。

コンデンサから得られる蓄積エネルギーの量は、いくつかの要因によって異なります。これらの要因は、バッテリーで可能な蓄積エネルギーの量を定義するものと同じではありません。

コンデンサはバッテリーと同等ですか？

コンデンサは、充電方法や蓄積されたエネルギーを供給する方法を考えると、バッテリーの対応物とまったく同じように見えます。しかし、これら2つがまったく同じであると実質的に述べるのは誤りです。それらがどのように類似または同等であるが、完全に同じではないかを見てみましょう。

？位置エネルギー–コンデンサは位置エネルギーを電界に保存しますが、電池は位置エネルギーを化学的な形で保存するため、後で電気エネルギーに変換できます。

回路コンポーネント–バッテリーは、回路内でアクティブなコンポーネントのままですが、コンデンサーは回路のセットアップではパッシブと見なされます。

？エネルギー密度–コンデンサとバッテリーはこの点で大きく異なります。コンデンサはバッテリーほどエネルギー密度が高くないため、高エネルギー用途には非常に適していません。

放電率と充電率–コンデンサは、電荷をプレートに直接保存するため、バッテリーよりも速く充電および放電します。バッテリーは、化学エネルギーから電気エネルギーへの遷移のため、コンデンサーよりも比較的ゆっくりと充電および放電します。

放電率–コンデンサが放電しているとき、それは一挙にそれを行います。ただし、バッテリーが放電しているときは、時間がかかります。

？出力電圧–コンデンサでは、使用を続けると電圧値が低下し続けます。ただし、電池の場合、使用時間に関係なく出力電圧は常に同じです。

？コスト–コストに基づいてこれら2つの項目を比較すると、一方が他方よりも高価です。コンデンサはバッテリーよりはるかに高価なようです。

主要コンポーネント–コンデンサは絶縁体で分離された薄い板金で構成されていますが、電池は金属板と電解質の形の化学物質で構成されています。

コンデンサーとバッテリーは、操作方法が非常に似ているかもしれませんが、よく見るとまったく異なります。そしてそれはまさに私たちが今やったことです。

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コンデンサはバッテリーに長時間接続できますか？

コンデンサがバッテリーに接続されているときはいつでも、電荷はバッテリーからコンデンサーのプレートに移動します。それは、バッテリーがどれだけのエネルギーを放出できるかに応じて、コンデンサーが最適なレベルに充電されることにつながります。

しかし、本当の問題は、コンデンサが最高レベルに充電された後に何が起こるかです。バッテリーのエネルギーを上記の速度で消費し続けるのでしょうか？まあ、理想的なコンデンサの場合、これは起こりません。代わりに、コンデンサで発生するリーク電流のために、コンデンサはゆっくりとエネルギーを収集し続けます。このシナリオでどれだけのエネルギーが消費されるかは、絶縁抵抗として知られているものと大きく関係しています。多くのエンジニアは上記の見解に賛成ですが、他のエンジニアは異なる意見を持っています。アイデアコンデンサの場合、漏れ電流があってはならない、したがってそれ以上のエネルギーがバッテリーから奪われることはないと考える人もいます。

それは事実ですが、実際のコンデンサにはリーク電流の問題があることが証明されています。そして、それらのエンジニアによると、漏れ電流の量は、コンデンサの種類、電解などのいくつかの要因に大きく依存します。