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Condensateur électrolytique et super condensateur
Si vous démontez un condensateur électrolytique et un supercondensateur, vous pourriez avoir du mal à distinguer les différences entre les deux à moins d'avoir un œil exercé. Physiquement, les deux peuvent se ressembler bien que leurs performances électriques diffèrent considérablement.
D'abord quelques bases. Les condensateurs ordinaires, bien sûr, sont caractérisés par des plaques métalliques séparées par un diélectrique. Dans les supercondensateurs, le mécanisme de capacité est électrochimique, composé d'une capacité électrostatique à double couche et d'une pseudo-capacité électrochimique. Ces nouvelles fonctions améliorent la capacité combinée, permettant une plus grande efficacité et une réduction de la taille.
La chose intéressante à propos des supercondensateurs est que leur structure physique ressemble à un condensateur ordinaire - Deux feuilles avec un matériau séparateur entre elles, enroulées dans un boîtier cylindrique. En effet, bien que les supercondensateurs aient six composants, trois d'entre eux sont constitués de revêtements.
La première couche d'un supercondensateur est une électrode, bien que dans le langage des supercondensateurs, on l'appelle un collecteur de courant. Il s'agit essentiellement d'un matériau à faible résistance tel qu'une feuille de métal. La plupart des supercondensateurs commerciaux utilisent une feuille de graphite, mais le type de feuille utilisé dépend de l'électrolyte. Dans les vidéos YouTube qui montrent des supercondensateurs à faire soi-même, vous verrez des collecteurs de courant fabriqués à partir de papier d'aluminium, de nickel, de plomb, de cuivre, de zinc ou de magnésium, ainsi que d'autres.
Vient ensuite un matériau actif, généralement du carbone car il a une grande surface active. Un choix courant pour les supercaps maison est le charbon actif utilisé pour nettoyer les aquariums. Celui-ci doit être mis sous forme de pâte à étaler sur le collecteur de courant. La technique habituelle consiste à mettre le charbon actif dans un mélangeur jusqu'à ce qu'il soit une fine poussière, puis à ajouter un support, souvent de l'acétone car le liant du charbon se dissout dans l'acétone. Ensuite, vous enduisez le film avec la pâte de charbon actif et le séchez sur une plaque chauffante.
Vient ensuite une couche de séparation. Les supercaps maison peuvent utiliser du papier de soie, des essuie-tout ordinaires, du papier toilette ordinaire – en gros, juste une fine feuille de papier.
Sur l'autre collecteur de courant passe une autre couche de matériau carboné si le supercap est de type symétrique. Dans un supercondensateur symétrique, les deux collecteurs de courant sont du même matériau. Les supercondensateurs asymétriques utilisent deux matériaux différents pour les électrodes. Dans ce dernier cas, les choix courants dans les supercaps maison pour le deuxième matériau de collecteur de courant comprennent le dioxyde de manganèse et le pentoxyde de vanadium - essentiellement des oxydes de métaux de transition. (Les métaux de transition sont ceux qui ont des électrons de valence dans deux couches au lieu d'une seule.)
Enfin, les supercaps contiennent un électrolyte. Les supercaps de bricolage les plus simples décrites sur YouTube utilisent du sel de table dissous dans l'eau, mais les électrolytes neutres peuvent inclure du sulfate de sodium, les électrolytes acides peuvent utiliser de l'acide surfurique et les électrolytes alcalins peuvent utiliser de l'hydroxyde de lithium.
Vous pouvez trouver sur YouTube des supercondensateurs ainsi décrits produisant des valeurs de capacité de 4 F à 1,2 V pour un dispositif monocouche mesurant 1 cm 2 .
Le charbon actif permet aux supercondensateurs de stocker l'énergie électrique de manière électrostatique ou électrochimique là où les condensateurs ordinaires ne stockent l'énergie que de manière électrostatique. Mais vous trouvez des condensateurs ordinaires qui, comme les supercondensateurs, dépendent d'un revêtement de l'une de leurs électrodes pour leur fonctionnement. Ce type de condensateur est un condensateur électrolytique. Encore une fois, vous pouvez trouver des vidéos YouTube pour les condensateurs électrolytiques DIY qui mettent en lumière leur construction.
L'approche habituelle d'un condensateur électrolytique de bricolage consiste à commencer avec des morceaux de soude d'aluminium. L'une sert de plaque de condensateur positive, l'autre de connexion à l'électrolyte. L'aluminium servant d'électrode positive reçoit un revêtement d'oxyde d'aluminium qui sert d'isolant entre les deux plaques de condensateur. L'électrolyte sert d'autre plaque de condensateur. Le but de l'autre électrode en aluminium est d'établir un contact sur une grande surface avec l'électrolyte servant d'électrode négative.
La manière habituelle de créer le revêtement d'oxyde sur l'électrode positive consiste à immerger d'abord les deux électrodes de canette de soda dans un électrolyte (généralement du bicarbonate de soude dissous dans de l'eau distillée jusqu'à saturation), puis à appliquer une tension continue (appelée tension de formation) tout en surveillant le flux actuel. La chute du courant à une quantité infime signale que la couche d'oxyde s'est formée.
L'utilisation d'un oxyde pour le diélectrique minimise la distance entre les deux armatures du condensateur et, ce faisant, réduit le volume nécessaire pour produire une capacité donnée. Comme pour les supercondensateurs, les condensateurs électrolytiques commerciaux contiennent également généralement un matériau séparateur (souvent un tissu fin) entre les deux électrodes métalliques. Mais le séparateur ne fonctionne pas comme diélectrique ; il est là pour contenir l'électrolyte. Les schémas en vue éclatée des condensateurs à électrolyte ne font pas souvent cette distinction, il peut donc y avoir un point de confusion parmi le personnel technique essayant de comprendre pourquoi les bouchons électrolytiques ressemblent tellement aux bouchons ordinaires.
Il existe également des condensateurs hybrides, dont le condensateur lithium-ion, qui utilisent des électrodes ayant des caractéristiques contrastées, soit de capacité électrostatique, soit de capacité chimique. Les supercondensateurs sont polarisés par conception avec des électrodes asymétriques ou par un potentiel appliqué lors de la fabrication.
source : testandmeasurementtips
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