سوپرکاسیٹر بمقابلہ بیٹری

ایک طویل بحث یہ ہے کہ مستقبل میں سوپرکاسیٹرس بیٹری مارکیٹ کو ختم کردیں گے۔ کچھ سال پہلے جب سپرپاکیسیٹرس کو دستیاب کیا گیا تھا تو ، اس کے بارے میں ایک بہت بڑا ہائپ تھا اور بہت سے لوگوں نے توقع کی ہے کہ اس نے بیٹریوں کو تجارتی الیکٹرانک مصنوعات میں حتی کہ یہاں تک کہ الیکٹرک وہیکلز میں بھی تبدیل کردیا ہے۔ لیکن ، واقعی میں ایسا کچھ نہیں ہوا ، کیوں کہ سپرپاکیسیٹرس اور بیٹریاں دونوں ایک دوسرے سے بالکل مختلف ہیں اور ان کی اپنی درخواستیں ہیں۔

تفریحی حقائق: بیٹریوں پر تیز ردعمل کے وقت کی وجہ سے ، تقریبا all تمام جدید ایرباگ کنٹرولرز سپر کاپیسیٹرز کے ذریعہ چلتے ہیں۔

بیٹری کے مقابلے میں ، سپرپاکیسیٹر یا الٹراکاپسیٹر ایک اعلی کثافت والا توانائی کا ذریعہ یا اسٹوریج ہے جس میں تھوڑی دیر کے لئے بہت بڑی گنجائش ہے۔ اس آرٹیکل میں ، ہم مختلف پیرامیٹرز پر سپرپاکیسیٹر بمقابلہ بیٹری (لتیم / لیڈ ایسڈ) پر تبادلہ خیال کریں گے اور کسی انجینئر کو سمجھنے کے لئے کیس اسٹڈی کے ساتھ یہ نتیجہ اخذ کریں گے کہ جہاں کوئی بھی اس کی درخواستوں کے لئے کسی بیٹری پر ایک سپر کاپیسیٹر منتخب کرسکتا ہے۔ اگر آپ سپرکاپیسٹرس کے لئے نوزائیدہ ہیں تو پھر آپ کو آگے بڑھنے سے قبل سپرپاکیسیٹرس کی بنیادی باتیں سیکھنے کی سفارش کی جاتی ہے۔

بجلی کی کثافت

سپرپاکیسیٹرز میں ایک ہی ریٹیڈ بیٹری سے زیادہ طاقت کا کثافت ہوتا ہے۔ اگرچہ مارکیٹ میں طرح طرح کی بیٹریاں ہیں ، مثال کے طور پر ، لتیم آئن ، پولیمر ، سیسڈ ایسڈ بیٹریوں میں مختلف پاور کثافت ہوتی ہے ، جو 1000 کلوگرام فی کلوگرام سے 2000 ڈبلیو ایچ فی کلو ہے۔ مینوفیکچرنگ کے عمل کے لحاظ سے درجہ بندی میں بھی کافی فرق ہوسکتا ہے۔ ذیل کا موازنہ چارٹ سوپرکاسیٹر بمقابلہ بیٹری کی طاقت کی کثافت کو ظاہر کرتا ہے ۔

لیکن ، ایک سپرکاپیسیٹر کے لئے ، بجلی کی کثافت 2500 ڈبلیو فی کلو سے 45000 ڈبلیو فی کلو ہوتی ہے۔ جو ایک ہی ریٹیڈ بیٹریوں کی طاقت کی کثافت سے کہیں زیادہ بڑی ہے۔

اعلی کثافت کی وجہ سے ، ایک سپرکاپاسیٹر ایک کارآمد طاقت کا ذریعہ ہے جہاں بڑے چوٹی کی موجودہ ضرورت ہوتی ہے ۔

سیل وولٹیج

مختلف قسم کی ایپلی کیشنز میں ، اکثر ان پٹ وولٹیج ایک بہت بڑا عنصر ہوتا ہے۔ ظاہر ہے ، مارکیٹ میں طرح طرح کے وولٹیج ریگولیٹرز دستیاب ہیں لیکن پھر بھی ، ایک ریگولیٹر کے پار ان پٹ وولٹیج ایپلی کیشن کا ایک اہم حصہ بن گیا۔ مندرجہ ذیل اعداد و شمار ایک ہی تعداد میں خلیوں کے لئے سوپرکاسیٹر بمقابلہ بیٹری کا آؤٹ پٹ وولٹیج دکھاتا ہے۔

مثال کے طور پر ، لکیری وولٹیج ریگولیٹر والی ایپلی کیشن کیلئے جیسے 7812 کم از کم 15V ان پٹ کی ضرورت ہے۔ ایک ہی سیل لتیم بیٹری 3.2 وولٹ سب سے کم چارج کی حالت میں اور 4.2 وولٹ اعلی چارج کی حالت میں فراہم کرتی ہے۔ لہذا ، ان پٹ وولٹیج کی وضاحت کے ساتھ معاوضہ کے ل series ، سیریز کے سلسلے میں کم از کم 5 بیٹریاں ضروری ہیں لیکن سپرکاپیسٹر 2.5 وولٹ 5.5 وولٹ آؤٹ پٹ کو فراہم کرسکتا ہے۔ عام طور پر لتیم بیٹری کی 3.7V کے مقابلے میں سپرکاپیسٹرز میں 5.5V کا ہائی سیل وولٹیج ہوتا ہے۔ اس طرح ، سرکٹ ڈیزائنر ایک سپرکاپیسیٹر کی دوسری حدود کو نظر انداز کرتے ہوئے سیریز میں تین 5.5 وولٹ کے سپرکاپسیٹرس کا انتخاب کرسکتا ہے۔ بیٹری کے دوران ، یہ خلائی رکاوٹ کے حالات یا مقاصد کے ل cost لاگت کی اصلاح میں بلاشبہ سپر کپیسیٹرز کا ایک پلس پوائنٹ ہے۔

کارکردگی

کارکردگی کے لحاظ سے ، سپر کاپیسٹر بیٹریوں سے 95٪ زیادہ موثر ہیں جو پورے بوجھ کے حالات میں 60-80٪ موثر ہیں۔ زیادہ بوجھ والی بیٹریاں گرمی کو ختم کردیتی ہیں جو کم کارکردگی میں حصہ ڈالتی ہیں۔ نیز ، بیٹری مینجمنٹ سسٹم (بی ایم ایس) کا استعمال کرتے ہوئے چارج اور خارج ہونے والے مادہ کے دوران بیٹری کا درجہ حرارت اور دیگر پیرامیٹرز کی نگرانی کی جانی چاہئے ، جبکہ سپرکیپسیٹرز میں ایسے سخت نگرانی کے نظام کی ضرورت نہیں ہوگی۔ بمقابلہ بیٹری Ultracapacitor کی مستعدی ذیل میں اعداد و شمار میں دکھایا گیا ہے. تاہم ، یہ خیال رکھنا چاہئے کہ سوپرکاسیٹر آپریشن کے دوران معمولی حرارت بھی پیدا کرتا ہے۔

دوبارہ پریوستیت اور عمر

بیٹری کی عمر چارج اور خارج ہونے والے چکروں پر انتہائی انحصار کرتی ہے۔ لتیم اور لیڈ ایسڈ بیٹریوں کی صورت میں ، چارجنگ اور خارج ہونے والے اوقات 300 سے 500 سائیکل تک محدود ہوتے ہیں ، بعض اوقات یہ زیادہ سے زیادہ 1000 مرتبہ ہوسکتا ہے۔ لتیم بیٹریاں چارج اور خارج ہونے کے بغیر زندگی کا عرصہ 7 سال تک جاری رہ سکتا ہے۔

ایک سپرکاپیسٹر میں لگ بھگ لامحدود چارج سائیکل ہوتے ہیں ، اس سے بڑی تعداد میں چارج اور ڈسچارج کیا جاسکتا ہے۔ یہ 1 لاکھ سے لے کر 10 لاکھ وقت تک ہوسکتا ہے۔ ایک سپر کاپیسیٹر کی عمر بھی زیادہ ہے۔ ایک سپرکاپیسٹر 10-18 سال تک رہ سکتا ہے ، جب کہ لیڈ ایسڈ بیٹری صرف 3-5 سال تک رہ سکتی ہے۔

ڈسچارج وولٹیج فیکٹر

ایک بیٹری نسبتا مستقل آؤٹ پٹ وولٹیج مہیا کرتی ہے۔ لیکن ایک سپرکاپیسٹر آؤٹ پٹ وولٹیج میں خارج ہونے والے حالات کے دوران کم ہوتا ہے ۔ لہذا ، بیٹریوں کو بجلی کے منبع کے طور پر استعمال کرتے ہوئے ، درخواست کی ضروریات پر منحصر ہوتا ہے تو وہ بکس یا بوسٹ ریگولیٹر کا استعمال کرسکتا ہے ، لیکن ایک سپرکاپیسیٹر استعمال کرتے ہوئے ، ان پٹ وولٹیج نقصان کی تلافی کے لئے وسیع رینج بوسٹ کنورٹر کا استعمال کرنا ایک مقبول انتخاب ہے۔

چارج کرنے کا وقت

مختلف بیٹریاں مختلف چارجنگ الگورتھم استعمال کرتی ہیں۔ لتیم آئن بیٹریاں چارج کرنے کیلئے مستقل وولٹیج اور مستقل موجودہ چارجنگ چارجر استعمال کیے جاتے ہیں۔ بیٹری کی چارج حالت کے ساتھ ساتھ درجہ حرارت کا بھی پتہ لگانے کے لئے چارجر کو خصوصی طور پر تشکیل دینے کی ضرورت ہے۔ لیڈ ایسڈ بیٹریاں کے معاملے میں ٹرپل چارجنگ کا طریقہ استعمال کیا جاتا ہے۔

مجموعی طور پر ، لتیم آئن یا لیڈ ایسڈ سے قطع نظر بیٹریاں چارج کرنے میں ، مکمل چارج ہونے میں گھنٹے لگتے ہیں۔ supercapacitor رات کا کھانا تیزی سے چارج وقت ہے؛ مکمل چارج حاصل کرنے کے ل it اسے بہت ہی کم وقت کی ضرورت ہوتی ہے۔ لہذا ، ان ایپلی کیشنز کے لئے جہاں چارج کا وقت بہت کم ہونا ضروری ہے ، سپر کیپسیٹرز یقینی طور پر بیٹریوں کی اسی صلاحیت سے جیت جاتے ہیں۔

لاگت

پروڈکٹ ڈیزائن سے متعلق امور کیلئے لاگت ایک اہم پیرامیٹر ہے۔ بیٹریوں کے بجائے استعمال ہونے پر سپرپاکیسیٹر ایک مہنگا متبادل ہوتا ہے۔ بیٹری کی اسی صلاحیت کے مقابلے میں جب کبھی کبھی لاگت بہت زیادہ ہوجاتی ہے جیسے 10 گنا زیادہ۔

خطرے کے عوامل

آپریٹنگ یا چارجنگ کے حالات کے دوران لتیم یا لیڈ ایسڈ بیٹریاں خصوصی نگہداشت یا توجہ کی ضرورت ہوتی ہیں۔ خاص طور پر لتیم آئن بیٹریوں کے ل، ، چارجنگ ٹوپولوجی کو اس طرح سے ترتیب دینے کی ضرورت ہے کہ بیٹری اصل میں قبول کرنے سے کہیں زیادہ چارج نہ ہو یا موجودہ کی اعلی صلاحیت کے ساتھ چارج نہ ہو۔ جب بھی بیٹری سے زیادہ چارج ہوجاتا ہے یا زیادہ کرنٹ لگ جاتا ہے تو اس سے دھماکے کا خطرہ بڑھ جاتا ہے۔

نہ صرف معاوضہ کی حالت میں ، بلکہ بیٹریوں کو بھی خارج ہونے والے حالات میں احتیاط سے چلانے کی ضرورت ہے۔ گہری خارج ہونے والی حالت ممکنہ طور پر بیٹری کی زندگی کو نقصان پہنچا سکتی ہے۔ لہذا ، بیٹری چارجنگ کی ایک خاص سطح تک پہنچ جانے کے بعد اسے بوجھ سے منقطع کرنے کی ضرورت ہے۔ نیز ، بیٹری کا شارٹ سرکٹ خطرناک صورتحال ہے۔

مذکورہ بالا خطرہ عوامل کے لحاظ سے سپرپاکیسیٹر بیٹریوں سے زیادہ محفوظ ہیں۔ تاہم ، اس کی درجہ بندی سے زیادہ وولٹیج کا استعمال کرتے ہوئے ایک سپرکاپیسیٹر کو چارج کرنا سپرپاکیسیٹرز کے لئے ممکنہ طور پر نقصان دہ ہے۔ لیکن ، جب ایک ہی کپیسیٹر سے زیادہ وصول کرتے ہیں تو ، یہ ایک پیچیدہ کام بن سکتا ہے۔

کیس اسٹڈی

آئیے ایک ایسی صورتحال پر غور کریں جہاں ہم 1 متوازی ایل ای ڈی کو 1 گھنٹے کے ل light روشن کرنا چاہتے ہیں۔ اس ایپلیکیشن کے ل let's ، آئیے یہ معلوم کریں کہ انجینئر کی حیثیت سے ہمیں کسی سپرکاسیٹر یا لتیم بیٹری کے استعمال پر غور کرنا چاہئے؟

آئیے فرض کریں کہ ایل ای ڈی 2.5m پر موجودہ 30mA ڈرا کرتے ہیں۔ لہذا ، متوازی میں 10 ایل ای ڈی کا واٹج ہوگا

2.5V x 0.03 x 10 = 0.75 واٹ

اب ، 1 گھنٹے کے استعمال کے لئے جو 3600 سیکنڈ ہے ، اس کے لئے درکار توانائی کا حساب لگایا جاسکتا ہے

3600 x 0.75 = 2700 جوولس۔

اگر ہم کسی 10F 2.5V سوپرکاپاسیٹر پر غور کرتے ہیں تو ، یہ E = 1 / 2CV ² کو اسٹور کرسکتا ہے جو ہے

½ X 10 X 2.5 ² = 31.25 Joules کی

لہذا ، اسی درجہ بندی کے متوازی طور پر کسی کو کم از کم 85 سوپرکاپسیٹرز کی ضرورت ہے۔ ظاہر ہے کہ اس مخصوص ایپلی کیشن میں بیٹری پہلی پسند ہوگی۔ لیکن اگر یہ ایپلی کیشن کسی خاص ایپلی کیشن میں تبدیل ہوگئی جہاں ایک ہی مقدار میں صرف 30 سیکنڈ کے لئے طاقت کی ضرورت ہوتی ہے تو ، سپرکاپیسٹر ایک انتخاب ہوسکتا ہے کیونکہ اس پر بہت تیزی سے چارج کیا جاسکتا ہے اور بہت طویل عرصے تک استعمال کیا جاسکتا ہے۔

نتیجہ اخذ کرنا

مذکورہ بالا موازنہ صرف سپر بیٹریوں کے ساتھ مخصوص بیٹریاں (لتیم یا لیڈ ایسڈ) کے درمیان کیا جاتا ہے۔ تاہم ، مختلف کیمیائی مرکب کے ساتھ مختلف بیٹریاں ہیں۔ دوسری طرف ، مختلف کیمیائی ترکیبوں جیسے پانی کے الیکٹرویلیٹک سپرکاپیسیٹر یا آئنک مائع سپرکاپسیٹر کے ساتھ ساتھ ہائبرڈ اور نامیاتی الیکٹرولائٹک سپرکاپاسٹر بھی مارکیٹ میں موجود ہیں۔ مختلف کمپوزیشن میں مختلف کام کرنے کی خصوصیات اور خصوصیات ہیں۔

ایپلی کیشن کے لحاظ سے تو بیٹریوں میں سوپرکاسیٹرس کے پاس بہت زیادہ مثبت نکات ہیں۔ لیکن ، اس کی بیٹریوں کے مقابلے میں بھی منفی پہلو ہیں۔ لہذا ، سپرکیپسیٹرز کے استعمالات اطلاق کی قسم پر انتہائی انحصار کرتے ہیں۔