¿Es viable aumentar el voltaje del capacitor para mejorar la densidad de energía?

Echando un vistazo a los supercondensadores disponibles en digikey, parecen bastante caros (digamos, por ejemplo, un condensador con mi = C V r a t mi d 2 = 50 j ).

Sin embargo, un capacitor cerámico equivalente en términos de energía cuesta mucho menos; el problema son los voltajes en el rango de kilovoltios V r a t mi d = 2 k V .

¿Sería viable reemplazar los supercondensadores con componentes de menor capacitancia junto con algún tipo de circuito de refuerzo? (presumiblemente con un aislamiento bien pensado)

Usando 2kV, aún necesita 12.5uF para almacenar 50J. Eso todavía le costará bastante en condensadores , aunque le dará muy buenas capacidades de potencia pulsada. Es probable que los supercondensadores tengan un mejor costo por densidad de potencia y serían más fáciles de usar.
@ user2943160 Ah, sí, gracias, el precio de hecho no es más bajo, parece que me he perdido algunos órdenes de magnitud en alguna parte.
No lo sé, pero esto puede ser útil: la energía almacenada en un dieléctrico es una función del campo eléctrico y el volumen del dieléctrico. Para un material dieléctrico dado, una vez que alcanza su máxima intensidad de campo, no puede aumentar la densidad de energía sin aumentar el volumen de dieléctrico. Entonces, en algún momento alcanzará la capacidad volumétrica del paquete particular que está considerando. Supongo que las súper gorras tienen un dieléctrico especial que les da una densidad de energía volumétrica superior.

Respuestas (1)

En resumen: no.

Para usar algunas partes/precios actuales de Digikey y el requisito de almacenamiento de 50J solo para los capacitores:

  • 50J con una descarga nominal del 50 % de un supercondensador de 5,5 V (sin reducción) requiere 50 j 5.5 V 2 − 2.75 V 2 ≈ 2.2 F
  • 50J usando el 100% nominal de un capacitor cerámico de 2.5kV (reducción a 2kV) requiere 50 j 2000 V 2 = 12.5 m F
    • El 3640WC223KAT9A de AVX tiene una potencia nominal de 2,5 kV, 0,022 µF y un precio de $4,448 cantidad 180: el costo total de 568 capacitores es $2526,464. (!!)
    • Los precios no mejoran mucho y la capacitancia no aumenta, pero se puede considerar otro capacitor cerámico

Por lo tanto, puede obtener una ESR excepcionalmente baja al tener muchos condensadores cerámicos, pero será un desafío ensamblar cientos de componentes. Las aplicaciones pulsadas muy específicas pueden obtener una ventaja de los condensadores cerámicos de alto voltaje montados en chip o en chasis. Sin embargo, para la energía de respaldo en la electrónica, los supercapacitores tendrán un valor y una densidad de energía mucho mejores en comparación con los capacitores cerámicos de alto voltaje.

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