22 Jahre Batterieanpassung
Nov 09, 2021 Seitenansicht：205
Die Energiespeicherung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Wenn beispielsweise jemand eine Schleuder zurückzieht, wird die Energie seiner Muskeln in den Gummibändern gespeichert. Oder wenn Sie ein Spielzeug aufziehen, wird seine Energie im Frühjahr gespeichert.
Technisch gesehen ist alles um uns herum eine potenzielle Energiequelle. Sogar das Wasser hinter einem Damm speichert Energie. Deshalb kann es ein Wasserrad oder eine Turbine zur Stromerzeugung antreiben.
Schaltungen und elektronische Geräte sind nicht anders. Ihre Energie wird in zwei Hauptoptionen gespeichert. Da ist die Batterie, die Energie in chemischer Form speichert. Und dann sind da noch die Kondensatoren, deren Energie in elektrischen Feldern gespeichert wird. Kondensatoren sind im Vergleich zu Batterien weniger verbreitet.
Die in diesen beiden Komponenten gespeicherte Energie erzeugt ein elektrisches Potenzial oder einfach Spannung. Dies ist die Kraft, die einen Elektronenfluss antreibt, der als elektrischer Strom bezeichnet wird und Ihre elektronischen Geräte antreibt.
Wir alle sind auf Stromkreise gestoßen. Sie sind in unserem Alltag weit verbreitet und versorgen Geräte wie Smartphones, Autos, Spielzeug und vieles mehr mit Strom.
Wenn ein Ingenieur ein Gerät entwirft, wählt er Batterien oder Kondensatoren basierend auf der benötigten Energie aus. Manche verwenden sogar eine Kombination aus beiden Stromspeichern.
Batterien und elektrochemische Kondensatoren
Batterien und elektrochemische Kondensatoren sind die beiden wichtigsten Speichersysteme für elektrische Energie. Um die wachsende Nachfrage der Verbraucher zu befriedigen, hat die aus erneuerbaren Energiequellen erzeugte elektrische Energie zugenommen. Und deshalb sehen wir auch eine Zunahme bei Batterien und Kondensatoren.
Batterien speichern Energie als chemische Reaktionspartner. Mit anderen Worten, sie bestehen aus chemischen Komponenten, die reagieren, um elektrische Energie zu erzeugen.
ECs hingegen speichern Energie als Ladung. Dies ist der größte Unterschied zwischen den beiden, was dazu führt, dass sie unterschiedliche Energie- und Leistungsabgaben aufweisen. Sie werden auch erhebliche Unterschiede beim Aufladen, beim Recycling und beim Reagieren auf Zeitskalen feststellen.
In Bezug auf die Energiespeicherung pro Einheit sind Batterien im Allgemeinen besser. Dies liegt daran, dass sie eine elektrochemische Reaktion verwenden, die als Faradayscher Prozess bezeichnet wird. Dies ist ein Prozess, bei dem eine Ladung über die Grenzflächen in Batterieelektroden innerhalb des Elektrolyten übertragen wird. Es führt zu Reduktions-, Oxidations- oder Redoxwirkung für Spezies an jeder Grenzfläche. Die molekulare Struktur der Elektrode ändert sich jedes Mal, wenn eine Batterie geladen oder entladen wird. Letztendlich beeinträchtigen sie die Stabilität des Akkus und erzwingen einen Austausch nach einer bestimmten Anzahl von Ladezyklen.
ECs funktionieren dagegen etwas anders. Zunächst einmal zeigen sie während der Arbeit keine signifikanten Veränderungen der Eigenschaften der Elektrode. Das heißt, sie können millionenfach geladen und entladen werden. Außerdem ist der Ladungsspeicherprozess in elektrochemischen Kondensatoren viel schneller als der faradische Prozess in Zellen. Daher ist seine Leistungsdichte viel höher, obwohl es eine geringere Energiedichte hat. Außerdem können Kondensatoren innerhalb von Sekunden geladen und entladen werden, während der leistungsstärkste Akku mindestens zehn Minuten braucht, um genug Energie für einige Stunden zu bekommen.
Sowohl Batterien als auch ECs spielen eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung der Branche der erneuerbaren Energien. Ihre chemische Zusammensetzung und Funktionsweise mag etwas technisch erscheinen, aber das sollte einen Alltagsnutzer nicht sonderlich beunruhigen.
Wie unterscheiden sich Batterien und Kondensatoren?
Wie oben diskutiert, sind Batterien und Kondensatoren in der modernen elektronischen Welt sehr wichtig geworden. Sie werden sie überall treffen, wo Sie verschiedene elektronische Geräte verwenden.
In diesem Abschnitt werden wir uns ansehen, was sie unterscheidet.
Batterien
Sie finden Batterien in verschiedenen Größen und Formen. Einige sind nur winzig und versorgen kleine Geräte wie Hörgeräte mit Strom. Andere, die in Taschenrechnern und Uhren zu finden sind, sind viel größer. Und dann versorgen noch größere Batterien anspruchsvollere Anwendungen wie Smartphones, Laptops und Fahrzeuge.
Eine typische Batterie besteht aus drei Hauptkomponenten – zwei Elektroden und einem Elektrolyten. Der Elektrolyt besteht aus den unterschiedlichsten Materialien, sofern es sich um Stoffe handelt, die Ionen leiten und Elektronen blockieren können. Diese Aktion zwingt Elektronen über die Pole aus der Batterie.
Elektronen können sich in einem offenen Stromkreis nicht bewegen. Es findet keine chemische Reaktion statt und somit auch keine Stromerzeugung.
Eine Batterie hat zwei Pole, einen negativen (Anoden) und einen positiven (Kathode), die aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Funktionsweise der Batterie.
Im Laufe der Jahre haben Ingenieure Möglichkeiten geschaffen, die Batteriekapazität und -dichte zu erhöhen. Und doch verlieren sie im Laufe der Jahre immer noch die Fähigkeit, die Macht zu halten. Wenn es passiert, muss man ihre Batterien ersetzen.
Kondensatoren
Kondensatoren können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Sie können das Fließen von Gleichstrom blockieren, während sie nur Wechselstrom zulassen. Es sind die Kondensatoren, die ein Radio oder einen Fernseher auf eine bestimmte Frequenz einstellen. Ingenieure haben nach Möglichkeiten gesucht, sie zur Energiespeicherung zu nutzen.
Die einfachsten Kondensatoren bestehen aus zwei Komponenten, die als Leiter bezeichnet werden. Es gibt eine Lücke zwischen den Leitern, um sie zu trennen. Durch das Schließen eines Stromkreises mit einem Kondensator können negativ geladene Elektronen abfließen. Die Kondensatoren bleiben durch den elektrischen Prozess neutral.
Die in einem Kondensator gespeicherte Energie hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich seiner Oberfläche und dem Abstand zwischen den Leitern.
Der Unterschied
Während Batterien und Kondensatoren in ihrer Funktion ähnlich sein können, haben sie alle ein einzigartiges Merkmal. Erstens wird die potentielle Energie in Kondensatoren in einem elektrischen Feld gespeichert, während Batterien ihre in chemischer Form speichern. Daher versprechen Batterien eine höhere Energiedichte als Kondensatoren.
Die Latenz, die mit chemischen Reaktionen bei der Übertragung von Energie direkt von den Platten verbunden ist, bedeutet, dass sich die Kondensatoren viel schneller entladen. Aber es lädt auch viel schneller.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die Ausgangsspannung eines Kondensators linear mit dem Stromfluss abnimmt. Obwohl es viele andere Unterschiede gibt, haben beide Komponenten überlappende Anwendungen.
Wiederaufladbare Batterien und Kondensatoren
Eine der größten Fragen im Internet ist, wo Kondensatoren besser sind als wiederaufladbare Batterien. Nun, es hängt von den spezifischen Typen ab. Im Allgemeinen laden und entladen sich Superkondensatoren schneller als eine Batterie und sie versprechen Millionen von Zyklen. Der beste Akku schafft nur wenige tausend Zyklen, und sie sind in ihrer Lade- und Entladegeschwindigkeit viel niedriger.
Ein Superkondensator kann 10 bis 15 Jahre halten, während die beste Batterie 5 bis 10 Jahre hält. Außerdem sind Kondensatoren viel sicherer zu verwenden.
akkus versprechen jedoch mehr Energie pro Volumeneinheit. Außerdem sind sie kostengünstiger, weshalb sie beliebter sind. Wie auch immer Sie sich entscheiden, Sie können sicher sein, eine gute Leistung zu erhalten.
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