هل تعلم لماذا لا تستطيع مكثفات الألمنيوم بالكهرباء تحمل الجهد العكسي؟

Oct 14, 2024 ترك رسالة

لأن الهيكل الأساسي للمكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم يتكون من أنود، وأكسيد الألومنيوم متصل بوسط عازل، وطبقة ألومنيوم كاثود للقطب المستقبل، وإلكتروليت كاثود حقيقي.

في الواقع، يوجد مكثفان داخل مكثف كهربائي من الألومنيوم، أحدهما يتكون من رقائق الأنود، وطبقة أكسيد أنوديك، وإلكتروليت، والآخر يتكون من رقائق الكاثود، وطبقة أكسيد طبيعية، وإلكتروليت. يتم توصيل هذين المكثفين على التوالي لتكوين السعة المكافئة النهائية.

news-638-241


عادة، تختلف قيم التسامح لهذين المكثفين بشكل كبير بسبب وجود طبقة أكسيد سميكة على سطح رقاقة الأنود، والتي تتم أكسدتها بشكل مصطنع من خلال التفاعلات الكهروكيميائية للحصول على طبقة أكسيد الألومنيوم كثيفة نسبيًا. أكسيد الألومنيوم هذا عازل وله ثابت عازل كبير جدًا، مما يسهل تكوين قيم سعة أكبر. في سعة الكاثود، يتشكل فيلم الأكسيد الموجود على سطح الكاثود بشكل طبيعي بواسطة رقائق الألومنيوم في الهواء وبيئة العمل بالكهرباء، وهو رقيق جدًا. لذا فإن قدرتها على تحمل الجهد ستكون ضعيفة للغاية، حوالي 1-1.5V، في حين أن طبقة الأكسيد الموجودة على رقاقة الأنود، والتي هي نتيجة للمعالجة الكيميائية، تكون أكثر سمكًا وأكثر تجانسًا واستقرارًا، وبالتالي فإن قيمة جهد التحمل هي عالية نسبيا.


فلماذا يؤدي الاختلاف في جهد التحمل بشكل غير مباشر إلى انفجار مكثفات الألمنيوم الإلكتروليتية بسهولة عند عكسها؟

news-549-244


وذلك لأن الاتصال العكسي يعني تطبيق جهد يتجاوز نطاق جهد الصمود على الكاثود. في هذا الوقت، ستتحلل الرطوبة الموجودة في الكاثود والإلكتروليت كهربائيًا لإنتاج الأكسجين، الذي يتفاعل مع الألومنيوم الموجود على سطح الكاثود لتكوين طبقة حمضية. بالإضافة إلى ذلك، بسبب تفاعل الأكسدة والاختزال، من ناحية، ستتولد كمية كبيرة من غاز الهيدروجين داخل المكثف، مما يزيد الضغط الداخلي، ومن ناحية أخرى، ستنطلق الحرارة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة . ونتيجة لذلك، يبدأ مكثف الألومنيوم الكهربائي في التوسع بسرعة، مما يتسبب في سقوط طبقة الأكسيد وانفجاره في النهاية.