Substitua as baterias do carro por capacitores?

Recentemente, assisti a este vídeo no YouTube, que basicamente mostra o cara substituindo capacitores maiores por capacitores menores que ele havia comprado. Os capacitores maiores estavam na verdade no lugar de uma bateria gasta. Os dois pacotes de capacitores estavam fornecendo a voltagem necessária para dar partida no veículo e pareciam estar funcionando muito bem.

Minhas perguntas são:

• Como um capacitor pode funcionar no lugar de uma bateria de carro?
• Como um capacitor funciona em primeiro lugar?
• Há alguma modificação que você precise fazer para usar um capacitor em vez de uma bateria?
• Haveria algum benefício em usar um capacitor sobre uma bateria?
• Aparece no vídeo que os capacitores estão carregando de volta a 14.1vdc. Por quanto tempo um capacitor aguenta sua carga (em termos gerais - eu sei que isso depende do dreno parasita do veículo, em primeiro lugar)? Eu acho que a melhor pergunta é: o capacitor manterá carga suficiente ao longo do tempo para suportar a partida do veículo ?

Sim, é possível iniciar um carro com capacitores Ultra. Essas tampas não parecem ter uma vida útil que as tradicionais baterias de chumbo-ácido. A capacidade dessas tampas de fornecer corrente inicial é muito boa. Existem alguns obstáculos:

• As tampas atualmente são mais caras que as melhores baterias de chumbo-ácido.
• As tampas são amarradas em série para obter os 12V nominais, o que é bom quando você usa 6 deles classificados em 2,7V cada.
• Não os use em carros antigos com gerador e regulador eletromecânico, porque suas tensões simplesmente não são precisas pelos padrões modernos.
• Seria sensato incluir alguns componentes eletrônicos de balanceamento para manter a tensão em qualquer tampa abaixo de 2,7V.

Tudo isso não é tão ruim até agora, mas é por isso que ainda não fiz isso. A tampa ultra possui uma densidade de potência brilhante, mas densidade de energia ruim em comparação com o ácido de chumbo. É como comparar força com resistência. Os carros modernos que possuem sistemas de cobrança decentes provavelmente terão correntes de fuga mais altas que ocorrem quando a chave está desligada. Em outras palavras, você provavelmente descobrirá que seu carro não liga depois de não ser usado por algumas semanas. No entanto, é fácil carregá-los rapidamente.

Um "pacote de reforço" típico de capacitores, como mostrado no vídeo, é de 350 F (farads)

As baterias de carro são classificadas em Horas Amperadas (Ah), unidades de conversão:

1 Farad = 1 Amp-segundo por volt

Há 3600 segundos em uma hora, então a 12 Volts:

1 Ah = 3600/12 = 300F

Mesmo uma bateria de carro barata tem cerca de 60 Ah ... o seu pacote de reforço de capacitor é cerca de 50x menor que a bateria!

Boa sorte no arranque do carro, se precisar de mais de um segundo ou dois a ligar o motor ...

Como um capacitor pode funcionar no lugar de uma bateria de carro?

Mal :)

Como um capacitor funciona em primeiro lugar?

O capacitor funciona mantendo o campo elétrico entre os eletrodos, ao contrário da célula de chumbo-ácido, que armazena energia em reações químicas entre o eletrólito e as placas.

Há alguma modificação que você precise fazer para usar um capacitor em vez de uma bateria?

A bateria é excelente para estabilizar a voltagem, o capacitor apenas retém qualquer voltagem à qual você a conecta. É basicamente uma bateria muito pequena (em termos de capacidade), mas muito poderosa (em termos de pico de corrente). Se o seu carro puder viver com uma tensão em constante mudança (ou se você colocar capacidade suficiente para nunca descarregar abaixo de 80%), não há modificações necessárias.

Haveria algum benefício em usar um capacitor sobre uma bateria?

Não. É por isso que não estamos fazendo isso.

Aparece no vídeo que os capacitores estão carregando de volta a 14.1vdc. Por quanto tempo um capacitor aguenta sua carga (em termos gerais - eu sei que isso depende do dreno parasita do veículo, em primeiro lugar)? Eu acho que a melhor pergunta é: o capacitor manterá carga suficiente ao longo do tempo para suportar a partida do veículo?

É apenas uma questão de colocar capacidade suficiente. Se o bloqueio central em espera ou a descarga automática o drenar muito baixo, você só precisará de mais deles, para que durem mais.

Agora, deixe-me explicar por que as células de chumbo-ácido são tão boas. Você apenas o conecta a um circuito - e é isso. Sempre que a tensão no circuito for maior do que a tensão determinada pela química da célula, uma célula de chumbo-ácido a drenará e armazenará a energia (quando estiver totalmente carregada, apenas a dissipará como calor). Sempre que a tensão cair abaixo, ela fornecerá energia. Mantém a tensão mais ou menos onde ela gosta e mantém uma tensão bastante estável em quase toda a sua capacidade. Então, nós as embalamos em baterias (no sentido de linha) que gostam de cerca de 12V no total. Você pode dizer que o chumbo-ácido é auto-regulável.

Capacitor, por outro lado, é muito mais direto. Ele retém qualquer voltagem aplicada e, quando atinge sua voltagem, para. Então, quando você começa a descarregar, ele cai. Porque a tensão do capacitor é praticamente proporcional à carga interna. Grosso modo, metade descarregada = metade da tensão. Esse é um pesadelo absoluto, se você quiser usar o capacitor como sua fonte de alimentação principal, porque você precisa trabalhar com qualquer voltagem de no máximo até quase 0 ou colocar algum conversor de energia que aumente a voltagem para mantê-lo em um nível constante.

Se você deseja economizar peso em um carro de corrida, basta colocar a menor bateria que manterá o motor funcionando. Você pode carregá-lo antes de cada corrida, para que ele seja várias vezes menor do que em um carro em movimento. // edit: Se o seu carro de corrida tiver um sistema de ignição clássico, ele poderá ser substituído por um magneto que, em última análise, elimina a necessidade de qualquer bateria após a partida do motor. Dê uma olhada nos motores de pistão de aeronaves, eles usam magnetos por causa da confiabilidade. E eles são bem leves também:)

Eu sou engenheiro, então ...

Resposta curta: Depende.

Resposta mais longa?

Bem, faltam algumas coisas realmente importantes nas respostas acima.

-> Como um capacitor funciona no lugar de uma bateria de carro?

A primeira coisa que noto aqui é que todo mundo está assumindo que os capacitores estão sendo usados ​​apenas para dar partida no carro. Uma bateria de carro serve três propósitos principais. Partida do carro (corrente alta, curta duração), operação do equipamento dentro do carro enquanto ele está em funcionamento (geralmente baixa corrente, mas também é necessária uma eficiência muito baixa porque o alternador assume a maior parte do tempo e usa a bateria principalmente como regulador adicional) e, finalmente, mantendo os sistemas "passivos" (como não são necessários para o funcionamento do carro), como o relógio e as luzes que funcionam quando o motor está desligado (baixa corrente, longa duração).

Um capacitor é bom para os dois primeiros, mas realmente é péssimo para o terceiro (e geralmente o mais importante). Já desligou o motor e precisava das luzes por dentro ou por fora? Que tal ligar o carro e todos os canais armazenados no rádio tocarem e o relógio errado, ou as outras configurações que você definiu de repente não funcionam porque você trocou as baterias? Major PIA.

-> Como um capacitor funciona em primeiro lugar?

Um capacitor trabalha com um dielétrico (substância que isola / evita o fluxo de elétrons) posicionado entre dois eletrodos (fios de algum tipo). À medida que o potencial elétrico (o número de elétrons "atraindo" para os prótons desejados do outro lado) aumenta, a capacitância cresce até o limite do dispositivo (sua "capacidade"), então ele pára de funcionar ou, mais provavelmente, explode como uma bateria lipo. Pense nisso como um jarro de água no topo de uma fonte de água ... você pode colocar muito antes de transbordar, mas é muito rápido e fácil de encher quando fica baixo ou vazio e pode ser esvaziado muito rapidamente .

E todo mundo esqueceu de mencionar vazamentos. Todos os dispositivos de armazenamento de energia (bateria, capacitor, esposa irritada, o que for) vazam a energia que é inicialmente armazenada. Algum vazamento mais rápido (esposa irritada), algum vazamento mais lento (bateria). Pode-se esperar que uma bateria de chumbo-ácido retenha uma carga SEM DESENHO TUDO por várias semanas ou meses, nos melhores casos. Um capacitor não vai durar nem de perto por tanto tempo, alguns dias ou semanas, na melhor das hipóteses. A esposa simplesmente sai, então isso é quase zero, mas então ela é problema de outra pessoa, então não se preocupe.

O vazamento em um capacitor é o resultado da migração dos elétrons através do dielétrico. Não importa o quão bom o dielétrico seja, ele ainda não é um isolador PERFEITO, portanto vazará.

Os últimos 40-50 anos de trabalho em super capacitores estão em torno de tornar esse dielétrico quase perfeito e descobrir que podemos trabalhar na área de superfície mais tarde. Mas, assim como um pedaço de fio reto ainda apresenta ALGUMA resistência (e, portanto, esquenta), o mesmo ocorre no sentido inverso para um capacitor. Você deseja que o dielétrico tenha quase zero de espessura, tenha uma área de superfície máxima e uma resistência infinita. Mas, uma vez que a distância diminui para nanômetros (para não mencionar, femptômetros - 1/1000 de 1/1000 de um nanômetro, que é provavelmente o que é necessário para um verdadeiro super capacitor), a física começa a enlouquecer. O tunelamento quântico se envolve e as coisas ficam mais complicadas. Para se ter uma idéia, um único próton de hidrogênio tem cerca de 1,7fm ... e um elétron é MUITO menor que isso.

Portanto, esta pergunta e sua resposta profunda são muito mais complicadas do que parece inicialmente.