Известно, что конденсаторы очень быстро удерживают и высвобождают энергию, в отличие от более медленного высвобождения, которое демонстрируют батареи. Если собрать вместе много (тысячи) конденсаторов, они смогут функционировать как батарея, поскольку каждый конденсатор будет удерживать и выделять сравнительно меньшее количество энергии по сравнению с выходной мощностью батареи в любой данный момент, но в целом сумма энергия, хранящаяся во всех конденсаторах, позволила бы ему демонстрировать более медленное высвобождение и более длительную доступность накопленной энергии батареи?
Да, конденсаторы могли бы работать как батарея, но есть некоторые технические проблемы.
Батарея вырабатывает электричество в результате химической реакции, поэтому вырабатываемое напряжение и мощность остаются примерно постоянными в течение всего срока службы батареи. Напряжение на конденсаторе пропорционально заряду на нем, поэтому напряжение уменьшается по мере разряда конденсатора. Это означает, что вам понадобится какая-то форма регулирования напряжения, которая вам не понадобится с батареей.
Я считаю, что ультраконденсаторы в настоящее время не хранят достаточно энергии, чтобы заменить батареи в автомобилях, но я видел заявления о том, что они приближаются к этому.
В настоящее время лучшие суперконденсаторы имеют плотность энергии (сколько они могут хранить при заданном размере) всего 10% от перезаряжаемой батареи.
Но вы можете получить энергию из конденсатора очень-очень быстро, поэтому доступная мощность может быть в 100 или 1000 раз выше, чем у батареи. Поэтому они имеют очень высокую удельную мощность.
Это основное использование конденсаторов в электронике, они обеспечивают небольшой «резервуар» для электрической энергии, которая быстро требуется устройству, скажем, когда выход переключается, и батарея не может реагировать так быстро. Большие батареи конденсаторов используются для очень быстрого обеспечения огромного количества энергии (и, следовательно, высокой мощности) для запуска больших лазеров или рентгеновских аппаратов.
Суперконденсаторы не получают свою большую емкость через их диэлектрическую проницаемость, которая обычно составляет около 10 — значения 10 000 не являются чем-то необычным для обычных конденсаторов. Вместо этого получают из сверхтонкого диэлектрика - на порядок всего пару Ангстрем (2Е-10 м). Это означает, что для рулонной конструкции каждый слой очень тонкий, и столько слоев можно упаковать в упаковку обычного размера. Это, в свою очередь, означает, что доступна огромная площадь поверхности - целых 10 000 квадратных метров. Это объясняет, почему так много энергии так легко доступно. Недостатком тонкого диэлектрика является то, что можно использовать только низкие напряжения, что, в свою очередь, ограничивает накопленную энергию.