Tính điện dung và năng lượng lưu trữ của siêu tụ điện sử dụng màng polyme dẫn điện PEDOT:PSS.

Để tính điện dung và năng lượng lưu trữ của siêu tụ điện sử dụng màng polyme dẫn điện PEDOT:PSS, ta có thể áp dụng các công thức cơ bản trong điện học. 1. **Tính điện dung (C)**: Điện dung của siêu tụ điện có thể được tính theo công thức: \[ C = \frac{ε \cdot A}{d} \] Trong đó: - \( C \) là điện dung (F), - \( ε \) là hằng số điện môi của vật liệu (F/m), - \( A \) là diện tích bề mặt của điện cực (m²), - \( d \) là khoảng cách giữa hai điện cực (m). Giá trị của hằng số điện môi \( ε \) cho PEDOT:PSS thường rơi vào khoảng 3.0 - 3.5 (có thể thay đổi tùy vào điều kiện cụ thể và tỷ lệ pha trộn). Diện tích bề mặt và khoảng cách điện cực cần được xác định từ thiết kế thực tế. 2. **Tính năng lượng lưu trữ (U)**: Năng lượng lưu trữ của siêu tụ điện có thể được tính bằng công thức: \[ U = \frac{1}{2} C V^2 \] Trong đó: - \( U \) là năng lượng lưu trữ (J), - \( C \) là điện dung (F), - \( V \) là điện áp làm việc của siêu tụ điện (V). ### Ví dụ: Giả sử: - Diện tích bề mặt \( A = 0.01 \) m² (10 cm²), - Khoảng cách \( d = 0.001 \) m (1 mm), - Hằng số điện môi \( ε = 3.5 \) (F/m), - Điện áp \( V = 5 \) V. Tính điện dung: \[ C = \frac{3.5 \cdot 8.85 \times 10^{-12} \cdot 0.01}{0.001} = \frac{3.5 \cdot 8.85 \times 10^{-14}}{0.001} = 3.11 \times 10^{-12} \, F = 3.11 \, μF \] Tính năng lượng lưu trữ: \[ U = \frac{1}{2} \cdot 3.11 \times 10^{-12} \cdot 5^2 = \frac{1}{2} \cdot 3.11 \times 10^{-12} \cdot 25 = 3.89 \times 10^{-11} \, J = 38.9 \, nJ \] ### Kết luận: - Điện dung của siêu tụ điện là khoảng 3.11 μF. - Năng lượng lưu trữ là khoảng 38.9 nJ.