জ্বালানী ফিল্টার কাঠামো
জ্বালানী ফিল্টার কভার এবং আবাসন প্রকার: প্রায় প্রতিটি বিদ্যমান উপাদান: AL1060 আমরা অ্যালুমিনিয়াম ঠান্ডা এক্সট্রুশন বিশেষজ্ঞ। জ্বালানী ফিল্টার কভ...
ক সুপারক্যাপাসিটর গঠন এটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং-এর একটি বিস্ময়, যা ঐতিহ্যবাহী ক্যাপাসিটর এবং ব্যাটারির মধ্যে ব্যবধান পূরণ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। এর মূল অংশে, ডিভাইসটি দুটি প্রাথমিক প্রক্রিয়ার মাধ্যমে শক্তি সঞ্চয় করে: ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ডাবল-লেয়ার ক্যাপাসিট্যান্স (EDLC) এবং সিউডোক্যাপ্যাসিট্যান্স। অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধকে হ্রাস করার সময় আয়ন শোষণের জন্য উপলব্ধ পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলকে সর্বাধিক করার জন্য সমগ্র সমাবেশটি তৈরি করা হয়েছে। এই সূক্ষ্ম ভারসাম্য একটি সুনির্দিষ্ট বিন্যাসের মাধ্যমে অর্জন করা হয় সুপারক্যাপাসিটর উপাদান , প্রতিটি কর্মক্ষমতা, দীর্ঘায়ু, এবং নিরাপত্তা একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে. মৌলিক কোষ দুটি ইলেক্ট্রোড, একটি বিভাজক, এবং একটি ইলেক্ট্রোলাইট নিয়ে গঠিত, সবগুলি একটি মজবুত আবরণের মধ্যে থাকে যা কাঠামোগত অখণ্ডতা নিশ্চিত করে এবং ফুটো প্রতিরোধ করে।
ইলেক্ট্রোডগুলি সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সুপারক্যাপাসিটর গঠন উপাদান , সরাসরি ডিভাইসের ক্যাপাসিট্যান্স এবং পাওয়ার ঘনত্ব নির্ধারণ করে। এগুলি সাধারণত একটি উচ্চ-পৃষ্ঠ-অঞ্চল সক্রিয় উপাদান, যেমন অ্যাক্টিভেটেড কার্বন, গ্রাফিন বা কার্বন ন্যানোটিউব দ্বারা গঠিত, যা একটি ধাতব কারেন্ট সংগ্রাহকের উপর লেপা। বর্তমান সংগ্রাহক, সাধারণত অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল দিয়ে তৈরি, ইলেক্ট্রনগুলির সক্রিয় উপাদান প্রবেশ এবং ছেড়ে যাওয়ার জন্য পরিবাহী পথ হিসাবে কাজ করে। সক্রিয় উপাদান এবং বর্তমান সংগ্রাহকের মধ্যে আনুগত্যের গুণমান সর্বাধিক; দুর্বল আনুগত্যের ফলে অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায় এবং ডিভাইসের আয়ুষ্কাল এবং পাওয়ার ক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়।
যদিও অ্যাক্টিভেটেড কার্বন তার উচ্চ পৃষ্ঠের এলাকা-থেকে-খরচ অনুপাতের কারণে শিল্পের কাজের ঘোড়া হিসাবে রয়ে গেছে, উন্নত ন্যানোম্যাটেরিয়ালগুলি উচ্চ-কর্মক্ষমতা অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আকর্ষণ অর্জন করছে। অ্যাক্টিভেটেড কার্বন 1000-3000 m²/g পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল প্রদান করে, যা EDLC-এর জন্য চমৎকার। যাইহোক, গ্রাফিনের মতো উপকরণগুলি উচ্চতর বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা এবং আরও অ্যাক্সেসযোগ্য ছিদ্র কাঠামো সরবরাহ করতে পারে, সম্ভাব্য শক্তির ঘনত্বকে বাড়িয়ে তোলে। পছন্দ প্রায়ই খরচ, প্রয়োজনীয় কর্মক্ষমতা, এবং নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের প্রয়োজনের মধ্যে একটি ট্রেড-অফ হয়ে যায়।
| কctive Material | সাধারণ সারফেস এরিয়া (m²/g) | মূল সুবিধা | প্রাথমিক আবেদন |
| কctivated Carbon | 1000-3000 | খরচ-কার্যকারিতা | সাধারণ উদ্দেশ্য, মোটরগাড়ি |
| গ্রাফিন | 2630 পর্যন্ত | উচ্চ পরিবাহিতা | উচ্চ শক্তি, নাড়ি শক্তি |
| কার্বন ন্যানোটিউব | 100-500 | কাঠামোগত শক্তি | নমনীয়, কাঠামোগত ক্যাপাসিটার |
ইলেক্ট্রোলাইট হল একটি মাধ্যম যা চার্জিং এবং ডিসচার্জিংয়ের সময় দুটি ইলেক্ট্রোডের মধ্যে আয়ন পরিবহন করে। এর বৈশিষ্ট্যগুলি—আয়নিক পরিবাহিতা, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল স্থায়িত্ব উইন্ডো, এবং অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা — সুপারক্যাপাসিটরের ভোল্টেজ রেটিং, নিম্ন-তাপমাত্রার কর্মক্ষমতা এবং সামগ্রিক দক্ষতার জন্য মৌলিক। ইলেক্ট্রোলাইটগুলিকে বিস্তৃতভাবে জলীয় (জল-ভিত্তিক), জৈব (দ্রাবক-ভিত্তিক) এবং আয়নিক তরল প্রকারে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে। প্রতিটি ভোল্টেজ, নিরাপত্তা, এবং খরচের একটি স্বতন্ত্র ভারসাম্য অফার করে, যা পছন্দসই অপারেটিং পরিবেশের উপর ভিত্তি করে নির্বাচনকে একটি গুরুত্বপূর্ণ সিদ্ধান্ত তৈরি করে।
ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটগুলি শক্তি সঞ্চয়স্থান পরিচালনা করে, বিভাজক এবং কেসিং হল নিরাপত্তা, নির্ভরযোগ্যতা এবং যান্ত্রিক স্থিতিশীলতার জন্য দায়ী অজানা নায়ক। এগুলো সুপারক্যাপাসিটর উপাদান নিশ্চিত করুন যে উচ্চ-শক্তি কোর নিরাপদ শারীরিক এবং বৈদ্যুতিক সীমানার মধ্যে কাজ করে। এই উপাদানগুলির মধ্যে একটিতে ব্যর্থতা শর্ট সার্কিট, তাপীয় পলাতক এবং ইলেক্ট্রোলাইট ফুটো সহ সর্বনাশা ব্যর্থতার কারণ হতে পারে। অতএব, তাদের উপাদান নির্বাচন এবং নকশা কঠোর প্রকৌশল মান সাপেক্ষে.
বিভাজক হল একটি পাতলা, ছিদ্রযুক্ত ঝিল্লি যা দুটি ইলেক্ট্রোডের মধ্যে স্থাপন করা হয়। ইলেক্ট্রোলাইট থেকে আয়নগুলির মুক্ত প্রবাহের অনুমতি দেওয়ার জন্য যথেষ্ট প্রবেশযোগ্য হওয়ার সময় একটি শর্ট সার্কিট প্রতিরোধ করার জন্য ইলেক্ট্রোডগুলিকে বৈদ্যুতিকভাবে বিচ্ছিন্ন করা এর প্রাথমিক কাজ। উপাদানটি অবশ্যই ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে রাসায়নিকভাবে জড় হতে হবে এবং সমাবেশ প্রক্রিয়া এবং অপারেশনাল চাপ সহ্য করার জন্য পর্যাপ্ত যান্ত্রিক শক্তি থাকতে হবে। সাধারণ উপকরণগুলির মধ্যে রয়েছে পলিপ্রোপিলিন (PP) এবং সেলুলোজ-ভিত্তিক কাগজপত্র, প্রতিটি তাদের নির্দিষ্ট ভারসাম্য, আয়নিক প্রতিরোধ এবং রাসায়নিক স্থিতিশীলতার জন্য বেছে নেওয়া হয়েছে।
পলিপ্রোপিলিন এবং সেলুলোজ বিভাজকগুলির মধ্যে পছন্দ নিরাপত্তা এবং কর্মক্ষমতার মধ্যে একটি মূল ট্রেড-অফ জড়িত। পলিপ্রোপিলিন হল একটি থার্মোপ্লাস্টিক যা একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় গলে যায়, একটি অন্তর্নির্মিত সুরক্ষা ব্যবস্থা প্রদান করে যা অতিরিক্ত গরমের ক্ষেত্রে "শাটডাউন" বৈশিষ্ট্য হিসাবে পরিচিত। অন্যদিকে, সেলুলোজ সাধারণত কম আয়নিক প্রতিরোধের এবং জলীয় ইলেক্ট্রোলাইটের সাথে আরও ভাল ভেজাযোগ্যতা সরবরাহ করে, যা কম ESR এবং আরও ভাল শক্তি কার্যক্ষমতার দিকে নিয়ে যেতে পারে। পছন্দটি অভ্যন্তরীণ নিরাপত্তা বনাম পিক পাওয়ার আউটপুটের অগ্রাধিকারের উপর নির্ভর করে।
| বিভাজক প্রকার | মূল বৈশিষ্ট্য | পেশাদার | কনস |
| পলিপ্রোপিলিন (পিপি) | থার্মাল শাটডাউন | বর্ধিত নিরাপত্তা, ভাল রাসায়নিক প্রতিরোধের | উচ্চ আয়নিক প্রতিরোধের |
| সেলুলোজ | উচ্চ আর্দ্রতা | কম ESR, জলীয় সিস্টেমের জন্য ভাল | নিম্ন তাপ স্থিতিশীলতা |
বাহ্যিক আবরণ, তার টার্মিনাল কভার সহ, সুপারক্যাপাসিটরের দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্যতার জন্য প্রয়োজনীয় যান্ত্রিক সুরক্ষা এবং হারমেটিক সিল সরবরাহ করে। আবরণ উপাদান অবশ্যই শক্তিশালী, বৈদ্যুতিকভাবে পরিবাহী (টার্মিনাল হিসাবে কাজ করার জন্য), এবং ইলেক্ট্রোলাইট থেকে ক্ষয় প্রতিরোধী হতে হবে। অ্যালুমিনিয়াম তার অনুকূল বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে একটি সাধারণ পছন্দ। দ ছিদ্রহীন কভার প্লেট বায়ুরোধী সীল বজায় রাখার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। এটি আর্দ্রতা এবং অক্সিজেনকে কোষে প্রবেশ করতে বাধা দেয়, যা ইলেক্ট্রোলাইট এবং সক্রিয় পদার্থগুলিকে ক্ষয় করে, যার ফলে দ্রুত কার্যক্ষমতা হ্রাস পায় এবং সম্ভাব্য ফোলা বা ব্যর্থতা হয়।
মূল ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সেলের বাইরে, একটি কার্যকরী সুপারক্যাপাসিটরের একটি ইলেকট্রনিক সার্কিটে একীকরণের সুবিধার্থে হার্ডওয়্যার উপাদানগুলির একটি পরিসীমা প্রয়োজন। এর মধ্যে রয়েছে বৈদ্যুতিক টার্মিনাল, যা চার্জিং এবং ডিসচার্জ করার জন্য সংযোগ পয়েন্ট এবং বিভিন্ন নিরাপত্তা বৈশিষ্ট্য প্রদান করে। এগুলোর ডিজাইন ও কোয়ালিটি সুপারক্যাপাসিটর গঠন উপাদান কম সংযোগ প্রতিরোধ, তাপ সাইকেল চালানোর অধীনে নির্ভরযোগ্য অপারেশন, এবং নিরাপত্তা মান মেনে চলা নিশ্চিত করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ।
টার্মিনাল হল সুপারক্যাপাসিটরের অভ্যন্তরীণ কারেন্ট সংগ্রাহক এবং বাহ্যিক সার্কিটের মধ্যে বৈদ্যুতিক সেতু। ইকুইভালেন্ট সিরিজ রেজিস্ট্যান্স (ESR) কমানোর জন্য তাদের ডিজাইন গুরুত্বপূর্ণ, এটি একটি মূল প্যারামিটার যা ডিভাইসের পাওয়ার আউটপুট ক্ষমতা নির্ধারণ করে। টার্মিনালগুলি প্রয়োগের উপর নির্ভর করে স্ক্রু ট্যাব, তারের লিড বা পৃষ্ঠ-মাউন্ট প্যাড সহ বিভিন্ন রূপ নিতে পারে। উপাদানটি সাধারণত অ্যালুমিনিয়াম বা একটি তামার খাদ, প্রায়শই জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং সোল্ডারযোগ্যতা বাড়াতে নিকেল বা টিনের সাথে প্রলেপ দেওয়া হয়। টার্মিনালে একটি দুর্বল সংযোগ একটি কম-প্রতিরোধের অভ্যন্তরীণ নকশার সুবিধাগুলিকে অস্বীকার করতে পারে।
টার্মিনাল প্রকারের পছন্দ উত্পাদন প্রক্রিয়া এবং শেষ-ব্যবহারের পরিবেশ দ্বারা নির্ধারিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, স্বয়ংচালিত বা শক্তি স্টোরেজ সিস্টেমে ব্যবহৃত বড়, প্রিজম্যাটিক কোষগুলি সাধারণত নিরাপদ, উচ্চ-কারেন্ট সংযোগের জন্য শক্তিশালী স্ক্রু টার্মিনাল ব্যবহার করে। বিপরীতে, ভোক্তা ইলেকট্রনিক্সের জন্য ডিজাইন করা ছোট, নলাকার বা পাউচ সেলগুলি স্বয়ংক্রিয় প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড (PCB) সমাবেশের জন্য রেডিয়াল লিড বা ফ্ল্যাট ট্যাব ব্যবহার করতে পারে।
| টার্মিনাল টাইপ | জন্য সেরা উপযুক্ত | বর্তমান হ্যান্ডলিং | কssembly Method |
| স্ক্রু টার্মিনাল | কutomotive, Industrial | উচ্চ | ম্যানুয়াল ওয়্যারিং |
| তারের সীসা | সাধারণ ইলেকট্রনিক্স | মাঝারি | মাধ্যমে-গর্ত সোল্ডারিং |
| ফ্ল্যাট ট্যাব | পিসিবি ইন্টিগ্রেশন | উচ্চ | সোল্ডারিং বা ঢালাই |
আধুনিক সুপারক্যাপাসিটরগুলি, বিশেষত উচ্চ-নির্ভরযোগ্যতা অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য, প্রায়শই তাদের কাঠামোর মধ্যে অতিরিক্ত নিরাপত্তা এবং পর্যবেক্ষণ বৈশিষ্ট্যগুলিকে একীভূত করে। এর মধ্যে অতিরিক্ত চাপের ক্ষেত্রে গ্যাস নির্গত করার জন্য চাপ ভেন্ট, তাপ ব্যবস্থাপনার জন্য তাপমাত্রা সেন্সর (পিটিসি বা এনটিসি থার্মিস্টর) এবং ওভারকারেন্ট সুরক্ষার জন্য ফিউজ অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে। এই উপাদানগুলি বিপর্যয়মূলক ব্যর্থতা রোধ করতে এবং ডিভাইসটি তার জীবনচক্র জুড়ে তার নির্দিষ্ট নিরাপদ অপারেটিং এরিয়া (SOA) এর মধ্যে কাজ করে তা নিশ্চিত করার জন্য অপরিহার্য।
মৌলিক পার্থক্য শক্তি সঞ্চয় প্রক্রিয়া এবং এর ফলে নিহিত সুপারক্যাপাসিটর গঠন . একটি ব্যাটারি রাসায়নিক বন্ধনে শক্তি সঞ্চয় করে একটি ফ্যারাডাইক বিক্রিয়ার মাধ্যমে যার মধ্যে বাল্ক ইলেক্ট্রোড উপাদান রয়েছে, যার জন্য মোটা, আরও শক্তিশালী ইলেক্ট্রোডের প্রয়োজন হয়। একটি সুপারক্যাপাসিটর প্রাথমিকভাবে তার ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক্যালি শক্তি সঞ্চয় করে। এটি অনেক পাতলা ইলেক্ট্রোড এবং আরও স্তরযুক্ত, স্যান্ডউইচের মতো কাঠামোর জন্য মঞ্জুরি দেয় যা আয়তনের পরিবর্তে পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলকে সর্বাধিক করার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। ফলস্বরূপ, সুপারক্যাপাসিটরগুলির একটি সহজ গঠন রয়েছে যার ইলেক্ট্রোডগুলিতে কোনও জটিল পর্যায়ে পরিবর্তন হয় না, যা দ্রুত চার্জ/স্রাবের হার এবং দীর্ঘ চক্র জীবনকে সক্ষম করে।
ইলেক্ট্রোলাইট পছন্দ একটি গভীর প্রভাব আছে সুপারক্যাপাসিটর গঠন এবং নকশা। জলীয় ইলেক্ট্রোলাইট (যেমন, পটাসিয়াম হাইড্রোক্সাইড) উচ্চ আয়নিক পরিবাহিতা কিন্তু একটি কম ভোল্টেজ উইন্ডো (~1V), দরকারী ভোল্টেজগুলি অর্জনের জন্য কোষগুলিকে সিরিজে স্ট্যাক করা প্রয়োজন। জৈব ইলেক্ট্রোলাইট (যেমন, এসিটনিট্রিলে TEABF4) একটি উচ্চ ভোল্টেজ উইন্ডো (~2.7V) অফার করে, যা সহজ একক-কোষ নির্মাণের অনুমতি দেয় কিন্তু দ্রাবকের জ্বলনযোগ্যতা এবং অস্থিরতার কারণে আরও মজবুত, হারমেটিকভাবে সিলযুক্ত আবরণ প্রয়োজন। আয়নিক তরল উচ্চ ভোল্টেজ এবং অ-দাহনীয়তা প্রদান করে তবে এটি আরও সান্দ্র হতে পারে, সম্ভাব্যভাবে আয়ন প্রবাহকে অপ্টিমাইজ করার জন্য বিভাজক এবং ছিদ্র নকশাকে প্রভাবিত করে।
দ ছিদ্রহীন কভার প্লেট একটি হারমেটিক সীল অর্জনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ, যা একটি সুপারক্যাপাসিটরের দীর্ঘায়ু এবং নির্ভরযোগ্যতার জন্য সর্বোত্তম। ছিদ্রযুক্ত বা খারাপভাবে সিল করা কভারগুলি পরিবেষ্টিত আর্দ্রতা এবং অক্সিজেনকে সময়ের সাথে ধীরে ধীরে কোষে ছড়িয়ে যেতে দেয়। জৈব ইলেক্ট্রোলাইট সিস্টেমে, আর্দ্রতা প্রতিক্রিয়া করে অ্যাসিডিক উপজাত তৈরি করে যা অভ্যন্তরীণ উপাদানগুলিকে ক্ষয় করে এবং ইলেক্ট্রোলাইটকে ক্ষয় করে, যার ফলে ESR এবং ক্যাপাসিট্যান্সের ক্ষতি হয়। জলীয় সিস্টেমে, অক্সিজেন প্রবেশ বর্তমান সংগ্রাহকগুলির ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করতে পারে। একটি ননপোরাস কভার একটি বায়ুরোধী এবং জলরোধী সীলমোহর নিশ্চিত করে, অভ্যন্তরীণ রসায়ন সংরক্ষণ করে এবং সুপারক্যাপাসিটরকে তার রেটযুক্ত জীবনকালের বৈশিষ্ট্যগুলি পূরণ করতে সক্ষম করে।
হ্যাঁ, দ সুপারক্যাপাসিটর উপাদান অনেকাংশে পুনর্ব্যবহারযোগ্য, যদিও প্রক্রিয়াটি সাধারণ ব্যাটারির তুলনায় আরও জটিল। অ্যালুমিনিয়াম আবরণ এবং বর্তমান সংগ্রাহকগুলি স্ট্যান্ডার্ড ধাতু পুনর্ব্যবহারযোগ্য প্রবাহের মাধ্যমে সহজেই পুনর্ব্যবহারযোগ্য। সক্রিয় কার্বন উপাদান পুনরুদ্ধার করা যেতে পারে এবং নিম্ন-গ্রেড অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহারের জন্য সম্ভাব্য পুনরায় সক্রিয় করা যেতে পারে। ইলেক্ট্রোলাইট, বিশেষ করে জৈব ধরনের, বিশেষ রাসায়নিক পুনরুদ্ধার প্রক্রিয়া প্রয়োজন। যদিও পুনর্ব্যবহারযোগ্য পরিকাঠামো এখনও বিকাশ করছে, অ্যালুমিনিয়ামের উচ্চ মূল্য এবং ইলেকট্রনিক্সে একটি বৃত্তাকার অর্থনীতির জন্য চাপ সুপারক্যাপাসিটর পুনর্ব্যবহারযোগ্য প্রযুক্তিতে অগ্রগতি চালাচ্ছে।
অভ্যন্তরীণ চাপ একটি সমালোচনামূলক নকশা বিবেচনা. অপারেশন চলাকালীন, বিশেষত উচ্চ স্রোত বা উচ্চ তাপমাত্রায়, ইলেক্ট্রোলাইট গ্যাস উৎপন্ন করতে পারে, অভ্যন্তরীণ চাপ বাড়ায়। দ সুপারক্যাপাসিটর গঠন , বিশেষ করে কেসিং এবং কভার, বিকৃত বা লিক না করে এই চাপ সহ্য করার জন্য ডিজাইন করা আবশ্যক। অনেক ডিজাইনে প্রেসার ভেন্টকে নিরাপত্তা বৈশিষ্ট্য হিসেবে অন্তর্ভুক্ত করে যদি চাপটি একটি গুরুত্বপূর্ণ থ্রেশহোল্ড অতিক্রম করে, তাহলে এটি একটি বিস্ফোরক ফেটে যাওয়া প্রতিরোধ করে। এই ভেন্টের নকশাটি একটি সূক্ষ্ম ভারসাম্য, কারণ এটিকে অবশ্যই স্বাভাবিক অপারেটিং চাপে সিল করা থাকতে হবে তবে ত্রুটির অবস্থায় নির্ভরযোগ্যভাবে খোলা থাকতে হবে।