hrvatski

Modeliranje električnih karakteristika superkondenzatora

Električne karakteristike poroznih ugljikovih elektroda koje se koriste u superkondenzatorima simulirane su korištenjem transmisijskih linija kao stepeničaste kombinacije otpornika i kapaciteta. Ispitan je utjecaj fizikalno-kemijskih parametara elektroda kao što su gustoća, dubina i širina pora na impedancijski spektar u širokom rasponu frekvencija. Testiran je i utjecaj neidealnosti kapacitivnog elementa na oblik impedancijskog odziva te koliko jednostavniji električni krugovi vjerno opisuju karakteristike poroznih elektroda. Snimljeni su i impedancijski spektri dva komercijalna superkondenzatora, nominalnog kapaciteta 6 F, ali različitih nominalnih napona, 2, 7 i 3 V, kojima su se, matematičkim usklađivanjem pomoću nelinearne metode najmanjih kvadrata u programskom paketu EC-Lab, odredili parametri ekvivalentnog električnog kruga transmisijske linije. Dobiveni rezultati pokazali su da se potpuno kapacitivno ponašanje poroznih elektroda može registrirati tek u nižem području frekvencija dok se pri višim frekvencijama na Nyquistovom grafu vidi Warburgov nagib (45°), karakterističan za porozne elektrode. Iz grafa ovisnosti kapaciteta o frekvenciji, primjećuje se da kapacitet naglo opada kod viših frekvencija. Kod testiranih superkondenzatora vrijednosti otpora elektrolita (R1) približno su jednake za sve slučajeve što upućuje na isti elektrolit. Povećanjem debljine elektrode, gustoće pora elektrode ili promjera pora elektrode povećava i ukupna unutarnja površina zidova pora što je u proporcionalnom odnosu sa kapacitetom elektrode. Nominalnom kapacitetu od 6 F oba se kondenzatora približavaju tek pri narinutom naponu od 2, 7 V dok su vrijednosti pri 0 V puno niže. U oba slučaja niži kapacitet ima superkondenzator nominalnog napona 3 V zbog razlike u debljini elektroda, superkondenzator nominalnog napona od 3 V ima manju dubinu pora te zbog toga ima manju ukupnu površinu unutarnjih zidova pora i manji kapacitet.

porozna elektroda ; superkondenzator ; EDLC ; EIS ; otvorena transmisijska linija ; matematičko usklađivanje

nije evidentirano