ذخيره انرژي و مديريت آن در زندگي امروزي ما اهميت بالايي دارد، از اين رو باتري ها و خازن ها در ميان سيستم‌هاي ذخيره انرژي از اهميت خاصي برخوردار مي‌باشند. باتريها انرژي را به صورت شيميايي از طريق يک واکنش ردوکس ذخيره و آزاد مي‌کنند اما خازن‌ها معمولا ذخيره و آزاد کردن انرژي را از طريق يک فرآيند فيزيکي غير فارادايي انجام مي‌دهند. خازن ها مي توانند انرژي الکتريکي را به سرعت ذخيره و آزاد نمايند و طول عمر بالايي را دارا مي‌باشند، ولي کارايي آنها با ميزان انرژي اندکي که مي‌توانند ذخيره کنند، محدود مي‌شود. از سوي ديگر باتريها ظرفيت بالايي براي ذخيره انرژي دارا مي‌باشند، اما توان آزاد کردن انرژي آنها پايين است و همچنين طول عمر کوتاه آنها است. به بيان ديگر مي‌توان گفت خازن داراي دانسيته توان بالا اما دانسيته انرژي پايين است و برعکس باتري دانسيته انرژي بالا اما دانسيته توان کمي دارد اين موضوع را مي‌توان در نمودار راگون (شکل 1) که دانسيته توان را بر حسب دانسيته انرژي نشان مي‌دهد مشاهده کرد. بنابراين تلاش محققين در جهت تلفيق خواص مطلوب خازن و باتريها با يکديگر مي‌باشد. با توجه به تحقيقات انجام شده ابرخازن‌هاي الکتروشيميايي معرفي شدند. که ظرفيت ويژه آنها هزاران برابر بزرگتر از خازنهاي فيزيکي معمول و دانسيته توان بسيار بيشتري از باتريها دارند و همان طور که در نمودار راگون مشاهده مي شود ابرخازن‌ها اين لحاظ بين باتريها و خازنهاي معمولي قرار مي‌گيرند. در جدول 1 مقايسه اي بين خازن هاي معمولي، باتري ها و ابرخازن‌ها انجام شده است و به درک بهتر از نمودار راگون کمک مي کند.
جدول 1- مقايسه بين خازنهاي معمولي، باتريها وابرخازن‌هاي معمول.
باتري | خازن معمولي | ابرخازن | |
زمان دشارژ | 3/0 تا 3 ساعت | 3-10تا 6-10 ثانيه | 3/0 تا 30 ثانيه |
زمان شارژ | 1 تا 5 ساعت | 3-10تا 6-10 ثانيه | 3/0 تا 30 ثانيه |
دانسيته انرژي (Wh/Kg) | 100-10 | 1/0 | 10-1 |
دانسيته توان (W/Kg) | 200-50 | 10000 | 1000 |
تعداد چرخه‌هاي پايداري | 2000-500 | 500000 | 100000 |
تاریخچه
مطالعه ذخيره انرژي الکتريکي در حدفاصل بين فلز و الکتروليت توسط شيميدانان به قرن 19 ميلادي باز مي‌گردد، اما کاربرد عملي ابرخازن‌هاي لايه دوگانه به سال 1957 برمي‌گردد که اولين بار توسط شرکت جنرال الکتريک با استفاده از کربن متخلخل به عنوان ماده الکترودي و استفاده از الکتروليت آبي ساخته شد. در سال 1966 شرکت اهايو نيز گزارشي از ساخت يک ابرخازن الکتروشيميايي را ارئه کرد که در آن از الکتروليت غير آبي استفاده شده بود. در سال 1978 واژه ابرخازن توسط شرکت NEC تحت ليسانس شرکت اهايو معرفي شد. در همين سالها شرکت پانوسونيک نيز ابرخازني به نام Goldcap به بازار عرضه کرد. در بين سالهاي 1975 تا 1981 کانوي نوع ديگري از ابرخازن‌ها تحت عنوان ابرخازن‌هايي فارادايي را معرفي کرد که ظرفيت‌هاي بالاتري از ابرخازن‌هاي الکتروشيميايي لايه دوگانه داشتند. امروزه شرکت‌هايي مانند پانوسونيک، ماکسول تکنولوژي نک و چندين شرکت معتبر ديگر ابرخازن‌هاي الکتروشيميايي را براي کاربردهاي مختلفي روانه بازار مي‌کنند. پيش بيني مي‌شود تا سال 2017 فروش ابرخازن‌ها به 8 ميليارد دلار برسد.
کاربردهای ابرخازن ها
