ہم بیٹریوں کے بجائے بڑے کیپسیٹرز کا استعمال کیوں نہیں کر سکتے؟

Capacitors میں بہت ساری عمدہ خصوصیات ہیں۔ وہ بجلی کو کیمیائی توانائی کے بجائے برقی چارج کے طور پر ذخیرہ کرتے ہیں۔ یہ عام طور پر فوری چارج اوقات اور بہت زیادہ چوٹی آؤٹ پٹ کرنٹ کے قریب کی اجازت دیتا ہے۔ وہ مکمل سائیکل والی بیٹریوں کے سینکڑوں سائیکلوں کے بجائے لاکھوں چارج ڈسچارج سائیکلوں سے زندہ رہ سکتے ہیں۔ تو کیا مسئلہ ہے؟

ایک بیٹری طویل مفید زندگی میں کافی مستقل وولٹیج فراہم کرتی ہے۔ ڈیوائس پر منحصر ہے، آپ کو کارکردگی کے مسائل ختم ہونے کے قریب ہوسکتے ہیں۔ سمارٹ فونز، مثال کے طور پر، پاور سیونگ موڈ میں جاتے ہیں۔ یہ صرف انہیں تھوڑی دیر تک چلانے کے لیے نہیں ہے، بلکہ انتباہ کے بغیر فوری طور پر شٹ ڈاؤن کو روکنے کے لیے ہے۔

جیسا کہ آپ دیکھ سکتے ہیں، بیٹری کے ختم ہونے کے قریب پہنچتے ہی وولٹیج گر ​​جاتا ہے۔ آپ کے فون میں، پاور کنورژن سرکٹ ہے، جو کہ پاور مینجمنٹ کا ایک حصہ ہے، جو بیٹری کی مسلسل طاقت کو انتہائی سختی سے ریگولیٹڈ سسٹم پاور (شاید مختلف وولٹیجز کا ایک گروپ) میں تبدیل کرنے کا کام کرتا ہے۔ نوٹ کریں کہ یہاں ایک اہم رشتہ ہے: power=current∗voltage. لہذا اسی طاقت کو برقرار رکھنے کے لئے، جیسے جیسے وولٹیج گرتا ہے، میرے سرکٹ کو زیادہ کرنٹ کھینچنا پڑتا ہے۔

ہر بیٹری میں تھوڑی اندرونی مزاحمت ہوتی ہے، اور ایک اور تعلق کی وجہ سے، جسے اوہم کا قانون کہا جاتا ہے، آپ جانتے ہیں کہ بیٹری میں کچھ وولٹیج گرا ہوا ہوگا۔ ڈرائنگ میں، Vout=V0−r∗I، جہاں میں کرنٹ ہے۔ اس طرح، جیسا کہ میرا V0 گرتا ہے اور میرے پاور مینجمنٹ سرکٹ کو ایک ہی پاور فراہم کرنے کے لیے زیادہ کرنٹ کھینچنا پڑتا ہے، بیٹری آؤٹ پٹ وولٹیج اور بھی تیزی سے گرتا ہے۔ اس نے بیٹری کی زیادہ سے زیادہ کرنٹ آؤٹ پٹ کو محدود کر دیا، اور اس کا مطلب یہ بھی ہے کہ جب وہ تھکن کے قریب ہو تو بہت تیزی سے چھوڑ دیتے ہیں۔

لیکن ایک کپیسیٹر میں آؤٹ پٹ وولٹیج، چوٹی کرنٹ، اور کل پاور وقت کے ساتھ تیزی سے گرتی ہے۔ کپیسیٹر کا ایک فائدہ ہے: یہ بیٹری کی طرح برقی چارج کو کیمیائی چارج میں تبدیل کرنے کے بجائے برقی چارج کو ذخیرہ کر رہا ہے، لہذا جب کہ اندرونی مزاحمت ہوتی ہے، یہ چھوٹا ہوتا ہے اور اسے عموماً نظر انداز کیا جا سکتا ہے۔ Capacitors بہت کم وقت کے لیے بہت زیادہ کرنٹ فراہم کر سکتے ہیں۔

لیکن کسی چیز کو طاقت دینے کے لیے، وہ پریشانی کا شکار ہیں۔ میرے پاور مینجمنٹ سسٹم میں ایک مستقل طاقت جانے کی میری خواہش کو یاد کریں، اور وہ پاور = کرنٹ∗ وولٹیج۔ جیسا کہ ہمارا وولٹیج تیزی سے گرتا ہے، ہمیں اسی طاقت کی فراہمی کے لیے تیزی سے بڑھتے ہوئے کرنٹ کے ساتھ اسے پورا کرنا پڑتا ہے۔ بہت زیادہ کرنٹ بہت زیادہ مہنگے سرکٹ، بڑے پاور کنورژن اجزاء، سرکٹ بورڈز میں زیادہ بجلی کا نقصان، وغیرہ کا باعث بنتے ہیں… وہی بنیادی مسئلہ جو بیٹری کے اختتام کے قریب ہے، صرف یہ کیپسیٹر کی مفید پاور اسٹوریج لائف میں بہت جلد ہونا شروع ہو رہا ہے۔ اور جیسے جیسے کپیسیٹر ختم ہوتا جاتا ہے، چوٹی کا کرنٹ، جبکہ نسبتاً زیادہ ہوتا ہے، ساتھ ساتھ گرتا جاتا ہے۔

دوسرا مسئلہ یہ ہے کہ جدید الٹرا کیپیسیٹرز میں بیٹریوں سے بہت کم مخصوص توانائی ہوتی ہے۔ مارکیٹ میں بہترین الٹرا کیپس 8-10 Wh/kg کا انتظام کرتے ہیں، زیادہ تر 5 Wh/kg کی طرح ہوتے ہیں۔ بہترین Li-ion بیٹریاں 200 Wh/kg کے قریب پہنچتی ہیں، بہت سے فارمولیشن 100 Wh/kg سے زیادہ تک پہنچ سکتے ہیں۔ لہذا آپ کو الٹرا کیپس استعمال کرنے کے لیے تقریباً 20 گنا وزن درکار ہے۔ لیکن ممکنہ طور پر زیادہ، چونکہ ڈسچارج کے دوران کسی وقت، درخواست پر منحصر ہے، وولٹیج استعمال کے قابل ہونے کے لیے بہت کم ہو جائے گا، اور بجلی غیر استعمال شدہ رہ جائے گی۔ اس کے ساتھ ساتھ، زیادہ روایتی کیپسیٹرز کے برعکس، الٹرا کیپسیٹرز میں بھی نسبتاً زیادہ اندرونی مزاحمت ہوتی ہے۔ اس لیے وہ کرنٹ کے لیے وولٹیج کی زیادہ تجارت میں ضروری تعاون نہیں کر سکتے۔

پھر خود سے خارج ہونے والا مادہ ہے: اسٹوریج ڈیوائس سے کتنی جلدی پاور "لیک" ہوتی ہے۔ صرف NiMh خلیے ناہموار ہیں، لیکن 20-30% فی مہینہ تک خود سے خارج ہوتے ہیں۔ لی-آئن سیلز اسے کم کر دیتے ہیں جیسے کہ <2% فی مہینہ مخصوص Li-ion ٹیکنالوجی کے لحاظ سے، شاید 3% کچھ سسٹمز میں بیٹری مانیٹرنگ اوور ہیڈ پر منحصر ہے۔ آج کے الٹرا کیپیسیٹرز پہلے مہینے میں 50% چارج کم کر دیتے ہیں۔ روزانہ ری چارج ہونے والے آلے میں اس سے کوئی فرق نہیں پڑتا ہے، لیکن یہ کیپس بمقابلہ بیٹریوں کے استعمال کے معاملات کو بالکل محدود کر دیتا ہے، کم از کم اس وقت تک جب تک کہ بہتر ڈیزائن نہ بن جائیں۔

اور چونکہ آپ کو بہت ساری ضرورتیں ہیں، الٹرا کیپیسیٹرز کی موجودہ قیمت بیٹریوں کی قیمت سے 6x-20x ہو سکتی ہے۔ اگر آپ کی ایپلی کیشن کو بہت کم پاور آؤٹ پٹ کی ضرورت ہے، خاص طور پر بہت کم ہائی کرنٹ سرجز کے ساتھ، الٹرا کیپ ایک آپشن ہو سکتا ہے۔ بصورت دیگر، یہ مستقبل قریب میں بیٹری کا متبادل نہیں ہوگا۔

الیکٹرک کاروں جیسی اعلی موجودہ ایپلی کیشنز کے لیے، ایک اسٹینڈ کے طور پر، ابھی تک واقعی ایک مفید غور نہیں ہے۔ اگرچہ الٹرا کیپس اور بیٹریاں دونوں کا استعمال کرنے والے نظام مجبور ہو سکتے ہیں، چونکہ ان کے اختلافات بہت تکمیلی ہیں، بیٹری کی اعلی مخصوص توانائی/توانائی کی کثافت کے مقابلے میں کیپ کی اعلی کرنٹ کی منتقلی اور طویل زندگی۔ اور بہت بہتر الٹرا کیپیسیٹرز کے ساتھ ساتھ بہت بہتر بیٹریاں فراہم کرنے کے لیے ایک ٹن کام کیا جا رہا ہے۔ تو ہو سکتا ہے کہ کسی دن الٹرا کیپ عام بیٹری کی زیادہ ڈیوٹی سنبھال لے۔

مضمون از: https://qr.ae/pCacU0