في الماضي لديناترصيع الطريق الشمسيةاستخدمنا المزيد من بطاريات هيدريد معدن النيكل وبطاريات الليثيوم، ولكن اليوم، حققنا طفرة جديدة في التكنولوجيا. يمكن استخدام مسامير الطريق الشمسية ذات الأرجل المدمجة ذات المساحة الداخلية الكبيرة نسبيًا كمكثفات فائقة. تتمتع البطارية بمدة عمل تزيد عن 60 ساعة للضوء المستمر و110 ساعة للوميض، وعمرها 10 سنوات.
ما هو المكثف الفائق؟ المكثف الفائق (Supercapacitor)، المعروف أيضًا باسم المكثف الكهروكيميائي، أو المكثف الفائق، أو بطارية المكثف الفائق، هو مكثف عالي السعة ذو كثافة طاقة عالية وكثافة طاقة. وهو جهاز قادر على تخزين وإطلاق كميات كبيرة من الشحنات الكهربائية، في مكان ما بين المكثف التقليدي والبطارية الكيميائية. تستخدم المكثفات الفائقة الامتصاص الفيزيائي للشحنات بين الصفائح الموجبة والسالبة وتأثير الطبقة المزدوجة الكهروكيميائية لتخزين الطاقة. يفصل العازل بين اللوحتين الموجبة والسالبة القطبين، وعندما يتم تطبيق الجهد، يتم امتصاص الشحنات الموجبة والسالبة على سطح الأقطاب الكهربائية على التوالي، مما يشكل طبقة شحن مزدوجة. تسمح آلية التخزين مزدوجة الطبقة للمكثفات الفائقة بتخزين وإطلاق الشحنة بمعدل سريع جدًا.
بالمقارنة مع البطاريات الكيميائية التقليدية، تتميز المكثفات الفائقة بالخصائص التالية: 1. كثافة طاقة عالية: يمكن للمكثفات الفائقة تخزين وتحرير كمية كبيرة من الشحن بسرعة، وهي مناسبة للتطبيقات ذات متطلبات الطاقة العالية، مثل تسريع المركبات الكهربائية، وتوازن الذروة لأنظمة الطاقة، وما إلى ذلك. 2. دورة حياة طويلة: دورة حياة المكثفات الفائقة عادة ما تكون أطول من عمر البطاريات الكيميائية، ويمكن شحنها وتفريغها مئات الآلاف من المرات دون فقدان الأداء. 3. سرعة الشحن والتفريغ السريعة: نظرًا لخصائص آلية تخزين الشحن، تتمتع المكثفات الفائقة بسرعات شحن وتفريغ سريعة جدًا، ويمكنها إكمال عملية الشحن والتفريغ في غضون ثوانٍ قليلة. 4. كثافة طاقة منخفضة: بالمقارنة مع البطاريات الكيميائية، فإن كثافة الطاقة للمكثفات الفائقة منخفضة، مما يعني أنها لا تستطيع تخزين قدر كبير من الطاقة مثل البطاريات الكيميائية. تُستخدم المكثفات الفائقة على نطاق واسع في العديد من المجالات، بما في ذلك أنظمة استعادة الطاقة، والطاقة المساعدة للسيارات الكهربائية، وإمدادات الطاقة الاحتياطية للمعدات الإلكترونية، وأجهزة تخزين الطاقة لأنظمة الطاقة. غالبًا ما يتم استخدامها مع البطاريات الكيميائية للاستفادة الكاملة من بعضها البعض من أجل تخزين الطاقة واستخدامها بكفاءة.
ما الفرق بين المكثفات الفائقة والبطاريات الأخرى؟ هناك عدة اختلافات رئيسية بين المكثفات الفائقة (Supercapacitor) والبطاريات الأخرى (مثل بطاريات الليثيوم أيون، وبطاريات الرصاص الحمضية، وما إلى ذلك): 1. آلية تخزين الطاقة: تستخدم المكثفات الفائقة الامتصاص الفيزيائي وتأثيرات الطبقة المزدوجة الكهروكيميائية لتخزين الشحنة، بينما تقوم البطاريات الأخرى بتخزين الطاقة وإطلاقها من خلال التفاعلات الكيميائية. تسمح آلية تخزين الطاقة في المكثفات الفائقة بشحنها وتفريغها بسرعة كبيرة، في حين أن البطاريات الأخرى تكون أبطأ. 2. كثافة الطاقة وكثافة الطاقة: تشير كثافة الطاقة إلى الطاقة المخزنة لكل وحدة حجم أو كتلة، وتشير كثافة الطاقة إلى الطاقة المنطلقة لكل وحدة زمنية. بالمقارنة مع البطاريات الأخرى، تتمتع المكثفات الفائقة بكثافة طاقة منخفضة ولا يمكنها تخزين كمية كبيرة من الطاقة، ولكنها تتمتع بكثافة طاقة عالية ويمكنها إطلاق كمية كبيرة من الشحنات بسرعة. 3. دورة الحياة: عادةً ما تتمتع المكثفات الفائقة بدورة حياة أطول ويمكن شحنها وتفريغها مئات الآلاف من المرات دون فقدان الأداء. تفقد البطاريات الأخرى، مثل بطاريات الليثيوم أيون، قدرتها تدريجيًا على مدار الدورات وتحتاج إلى الاستبدال بشكل متكرر. 4. سرعة الشحن: يتمتع المكثف الفائق بسرعة شحن سريعة جدًا ويمكن شحنه خلال ثوانٍ قليلة. وفي المقابل، تتطلب البطاريات الأخرى عادةً أوقات شحن أطول. 5. كثافة الطاقة والتكلفة: بالمقارنة مع البطاريات الأخرى، فإن كثافة طاقة المكثفات الفائقة أقل، مما يعني أن حجم ووزن المكثفات الفائقة ذات نفس السعة عادة ما يكون أكبر. بالإضافة إلى ذلك، فإن تصنيع المكثفات الفائقة باهظ الثمن بشكل عام.
باختصار، تتمتع المكثفات الفائقة بمزايا الشحن والتفريغ السريع، والطلب العالي على الطاقة، ودورة حياة طويلة، وهي مناسبة للتطبيقات التي تتطلب خرجًا فوريًا عالي الطاقة وشحنًا وتفريغًا متكررًا. تعتبر البطاريات الأخرى أكثر ملاءمة للتطبيقات التي تحتاج إلى تخزين الكثير من الطاقة واستخدامها لفترة طويلة. عادةً ما تكمل المكثفات الفائقة والبطاريات الأخرى بعضها البعض من أجل تخزين الطاقة واستخدامها بكفاءة.
