Super kondensator, nazywany również ultrakondensatorem, jest elementem elektronicznym służącym do magazynowania energii elektrycznej, który łączy cechy tradycyjnych kondensatorów i akumulatorów. W porównaniu z typowym kondensatorem ma znacznie większą pojemność, a w porównaniu z akumulatorem – zdecydowanie większą moc, czyli zdolność bardzo szybkiego oddawania i przyjmowania energii. Z tego powodu super kondensator wykorzystuje się wszędzie tam, gdzie liczy się krótkotrwały, ale intensywny przepływ energii.
W tradycyjnym kondensatorze energia jest magazynowana w polu elektrycznym powstającym pomiędzy dwiema przewodzącymi okładkami rozdzielonymi dielektrykiem. Super kondensator działa podobnie w sensie fizycznym, ale jego budowa jest bardziej zaawansowana. Zamiast gładkich płytek stosuje się porowate materiały (np. węgiel aktywny) o ogromnej powierzchni wewnętrznej. Przestrzenie w tych porach wypełnia elektrolit, a na granicy elektroda–elektrolit tworzy się tzw. podwójna warstwa elektryczna. To właśnie ona umożliwia zgromadzenie bardzo dużej ilości ładunku na stosunkowo małej objętości.
Jak działa super kondensator?
Podstawą działania super kondensator jest zjawisko gromadzenia ładunku na granicy faz, a nie reakcje chemiczne wewnątrz materiału, jak ma to miejsce w akumulatorach. Gdy do super kondensator przyłożymy napięcie, jony dodatnie i ujemne w elektrolicie zaczynają się przemieszczać w stronę odpowiednich elektrod. Na powierzchni elektrod tworzą się warstwy jonów o przeciwnym znaku niż ładunek elektryczny zgromadzony na elektrodzie. Powstaje w ten sposób bardzo cienka „podwójna warstwa”, która zacho wuje się jak kondensator o ogromnej pojemności.
Proces ten można opisać w kilku krokach:
przyłożenie napięcia powoduje przesunięcie jonów w elektrolicie ku odpowiednim elektrodom,
na powierzchni elektrod tworzą się warstwy jonów tworzące podwójną warstwę elektryczną,
energia jest przechowywana w polu elektrycznym tej warstwy, a nie w postaci zmian chemicznych w materiale,
po odłączeniu źródła napięcia zgromadzony ładunek może zostać szybko oddany do obciążenia.
zobacz także: „Super kondensator” — Wikipedia
Ponieważ w super kondensator nie zachodzi głęboka przemiana chemiczna materiałów elektrod, element ten niemal się nie „zużywa” w trakcie pracy. Pozwala to na uzyskanie bardzo dużej liczby cykli ładowania i rozładowania, często liczonych w setkach tysięcy lub milionach.
Zalety super kondensator wynikają bezpośrednio z ich zasady działania. Mogą być ładowane i rozładowywane w czasie od ułamków sekundy do kilku sekund, bez wyraźnej degradacji. Są także stosunkowo odporne na niskie temperatury i przeciążenia prądowe. Z drugiej strony ich główną wadą jest mniejsza gęstość energii w porównaniu z nowoczesnymi akumulatorami, co oznacza, że przy tej samej masie lub objętości przechowują mniej energii. Nie są więc idealnym rozwiązaniem jako jedyne źródło zasilania urządzeń pracujących długo i stabilnie.
Zastosowania Super kondensator są bardzo zróżnicowane. W transporcie elektrycznym montuje się je w pojazdach, aby odzyskiwać energię podczas hamowania i ponownie wykorzystać ją przy przyspieszaniu. W systemach zasilania awaryjnego Super kondensator może pełnić rolę krótkotrwałego magazynu energii, utrzymując pracę urządzeń podczas przełączenia na inne źródło zasilania. W energetyce odnawialnej pomaga wyrównywać chwilowe wahania mocy z paneli fotowoltaicznych lub turbin wiatrowych. W elektronice użytkowej stosuje się je jako uzupełnienie baterii – na przykład do podtrzymania pamięci, buforowania krótkotrwałych pików prądowych czy ochrony przed krótkimi zanikami napięcia.
Podsumowując, Super kondensator jest elementem, który bardzo szybko magazynuje i oddaje energię elektryczną, pracując głównie dzięki zjawiskom elektrostatycznym na granicy elektroda–elektrolit. Nie zastępuje on całkowicie akumulatorów, ale doskonale je uzupełnia w aplikacjach, gdzie kluczowa jest wysoka moc, krótki czas reakcji i bardzo duża trwałość cykliczna.
