Mis on superkondensaator?

Superkondensaator on tööriist, mis pakub väikeses pakendis väga suurt elektrilist mahtuvust. Erinevalt tavalistest kondensaatoritest ei ole superkondensaatoritel dielektrikat, elektriisolaatorit, mida saab elektrivälja rakendamisega polariseerida. Selle asemel täidetakse superkondensaatori plaadid kahe kihiga identset ainet. See võimaldab laengut eraldada. Ilma dielektrikuta on plaadid pakitud palju suurema pindalaga, mille tulemuseks on suur mahtuvus.

Superkondensaatorite teised nimetused on elektriline kahekihiline kondensaator, superkondensaator, pseudokondensaator, elektrokeemiline kahekihiline kondensaator ja ultrakondensaator. Superkondensaatoritel on tavakondensaatoritega võrreldes ebatavaliselt kõrge energiatihedus. Energia salvestamine toimub staatilise laengu abil.

Sarnaselt liitiumioonkondensaatoriga on superkondensaatoril positiivne katood, mis kasutab aktiivsöe materjali. Laenguid hoitakse elektrilises kahekihis. Kihi areng toimub elektrolüüdi, mis on vedel keskkond, mille kaudu elektrit juhitakse, ja süsiniku vahelisel liidesel.

Superkondensaatorite valmistamisel kasutatavad materjalid on erinevad. Paljud neist on valmistatud pulbrilisest aktiivsöest. Erinevad institutsioonid on uurinud süsiniknanotorude kasutamise võimalust. Tootmiseks kasutatakse ka teatud polümeere ja grafeeni, mis on tihedalt pakitud süsinikuaatomitest valmistatud materjal.

Superkondensaatoritel on akudega võrreldes mitmeid eeliseid. Kuna superkondensaatorid on pika elueaga ja vähese kulumisega paljude tsüklite jooksul, on need ka madalad, laadivad kiiresti ja kasutavad lihtsaid laadimisviise. Superkondensaatorite puuduseks akudega võrreldes on nende madal energiatihedus, mis hoiab kaaluühiku kohta vähem energiat võrreldes elektrokeemiliste akudega. Superkondensaatorite elementidel on ka madal pinge, mistõttu on kõrgema pinge saamiseks vaja need jadamisi ühendada teiste superkondensaatoritega.

Elektrolüütkondensaatorite mahtuvus on tavaliselt suurem kui muud tüüpi kondensaatoritel. Üheks suure võimsusega elektrolüütiliste ainete, näiteks superkondensaatorite kasutusaladeks on laetavate akudega sarnased elektrimootoriga sõidukid. Superkondensaatori ja aku ühendamine ühes üksuses loob elektrisõiduki aku. Elektrisõidukite akud on kauakestvad, odavamad ja palju võimsamad kui muud tehnoloogiad.

Hübriidsõidukid ja elektrisõidukid kasutavad energia salvestamise süsteemi, mis on taaslaetav. Taaslaetav elektrienergiasüsteem, nagu see üldtuntud, kasutab oma salvestussüsteemina superkondensaatoreid. Salvestussüsteemidena kasutatakse ka hooratta energiasalvestit ehk hooratta pöörlemisenergiat ning laetavaid elektrilisi veoakusid.

Teine superkondensaatorite kasutusala on omatoitel seadmed, mida saab toita inimese lihastest. Mehaanilise toitega taskulamp, mida juhib superkondensaator, on paljulubav alternatiiv elektri salvestamisel laetavatele akudele. Muud rakendused hõlmavad kaasaskantavate kütuseelementide (nt generaatorite) jõudluse parandamist ja akude käsitsemise parandamist.