المكثف الفائق

مكثف فائق من نوع أيون الليثيوم ذو تصميم شعاعي، يُستخدم للتركيب على لوحات الدوائر المطبوعة في التطبيقات الصناعية

المكثف الفائق ( SC )، ويُسمى أيضًا المكثف فائق السعة ، هو مكثف ذو سعة عالية ، حيث تفوق سعته سعة المكثفات الصلبة بكثير، ولكنه يتميز بحدود جهد أقل . وهو يُمثل حلقة وصل بين المكثفات الإلكتروليتية والبطاريات القابلة لإعادة الشحن . يخزن عادةً طاقةً أكبر بمقدار 10 إلى 100 مرة لكل وحدة كتلة أو طاقة لكل وحدة حجم مقارنةً بالمكثفات الإلكتروليتية، كما أنه قادر على استقبال وتفريغ الشحنة بسرعة أكبر بكثير من البطاريات، ويتحمل دورات شحن وتفريغ أكثر بكثير من البطاريات القابلة لإعادة الشحن. ^[¹^]

بخلاف المكثفات العادية، لا تستخدم المكثفات الفائقة عازلًا صلبًا تقليديًا ، بل تستخدم سعة الطبقة المزدوجة الكهروستاتيكية والسعة الزائفة الكهروكيميائية ، ^[²^] وكلاهما يساهم في إجمالي تخزين الطاقة للمكثف.

تُستخدم المكثفات الفائقة في التطبيقات التي تتطلب دورات شحن/تفريغ سريعة ومتعددة، بدلاً من تخزين الطاقة على المدى الطويل في مساحة صغيرة: في السيارات والحافلات والقطارات والرافعات والمصاعد، تُستخدم للكبح التجديدي ، أو تخزين الطاقة على المدى القصير، أو لتوفير الطاقة في وضع النبضات. ^{[ 3 ]} تُستخدم الوحدات الأصغر حجماً كطاقة احتياطية لذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM).

خلفية

يمكن تصنيف آليات تخزين الشحنة الكهروكيميائية في الأوساط الصلبة تقريبًا (مع بعض التداخل) إلى 3 أنواع:

تستخدم المكثفات الكهروستاتيكية ثنائية الطبقة ( EDLCs ) أقطابًا كربونية أو مشتقاتها ذات سعة كهروستاتيكية ثنائية الطبقة أعلى بكثير من السعة الكهروكيميائية الزائفة، مما يحقق فصل الشحنة في طبقة هلمهولتز المزدوجة عند السطح الفاصل بين سطح القطب الموصل والإلكتروليت . ويبلغ فصل الشحنة بضعة أنغسترومات (0.3-0.8 نانومتر )، وهو أصغر بكثير من المكثف التقليدي. تُخزَّن الشحنة الكهربائية في المكثفات الكهروستاتيكية ثنائية الطبقة في سطح بيني ثنائي الأبعاد بين موصل إلكتروني (مثل جسيم كربوني) وموصل أيوني ( محلول إلكتروليتي ).
تخزن البطاريات التي تحتوي على مواد كهروكيميائية صلبة الشحنة في أطوار صلبة كبيرة بفضل تفاعلات الأكسدة والاختزال الكيميائية .^[⁴^]
تقع المكثفات الفائقة الكهروكيميائية (ECSCs) بين المكثفات ثنائية الطبقة الكهربائية (EDLCs) والبطاريات. تستخدم هذه المكثفات أقطابًا من أكاسيد المعادن أو البوليمرات الموصلة ، وتتميز بسعة فائقة كهروكيميائية عالية بالإضافة إلى سعة الطبقة المزدوجة. وتتحقق هذه السعة الفائقة من خلال نقل الشحنة الإلكترونية الفارادية عبر تفاعلات الأكسدة والاختزال ، أو التداخل، أو الامتزاز الكهربائي .

في المكثفات الصلبة ، تكون الشحنات المتحركة هي الإلكترونات ، والفجوة بين الأقطاب عبارة عن طبقة عازلة . أما في مكثفات الطبقة المزدوجة الكهروكيميائية ، فتكون الشحنات المتحركة هي أيونات مذابة ( كاتيونات وأنيونات )، ويُحدد سمك الطبقة المزدوجة الكهروكيميائية الفعال على كل من القطبين بناءً على بنيتهما . في البطاريات، تُخزن الشحنة في الحجم الكلي للأطوار الصلبة، التي تتميز بموصلية إلكترونية وأيونية . في المكثفات الفائقة الكهروكيميائية ، تجمع آليات تخزين الشحنة بين آليتي الطبقة المزدوجة والبطارية، أو تعتمد على آليات وسيطة بينهما.

تاريخ

في أوائل خمسينيات القرن العشرين، بدأ مهندسو شركة جنرال إلكتريك تجاربهم على أقطاب الكربون المسامية في تصميم المكثفات، بدءًا من تصميم خلايا الوقود والبطاريات القابلة لإعادة الشحن . يُعد الفحم المنشط موصلًا كهربائيًا ، وهو شكل إسفنجي مسامي للغاية من الكربون ذو مساحة سطحية نوعية عالية . في عام 1957، طوّر هـ. بيكر "مكثفًا إلكتروليتيًا منخفض الجهد بأقطاب كربونية مسامية". ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} كان يعتقد أن الطاقة تُخزّن كشحنة في مسام الكربون، كما هو الحال في مسام الرقائق المحفورة للمكثفات الإلكتروليتية. ولأن آلية الطبقة المزدوجة لم تكن معروفة لديه آنذاك، كتب في براءة الاختراع: "ليس معروفًا على وجه التحديد ما يحدث في المكون إذا استُخدم لتخزين الطاقة، ولكنه يؤدي إلى سعة عالية للغاية".

لم تُتابع شركة جنرال إلكتريك هذا العمل فورًا. في عام 1966، طوّر باحثون في شركة ستاندرد أويل أوف أوهايو (SOHIO) نسخة أخرى من المكوّن تحت مسمى "جهاز تخزين الطاقة الكهربائية"، وذلك أثناء عملهم على تصميمات تجريبية لخلايا الوقود . ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]} لم يُوضّح هذا الاختراع طبيعة تخزين الطاقة الكهروكيميائية. حتى في عام 1970، سُجّل المكثف الكهروكيميائي الحاصل على براءة اختراع من دونالد ل. بوس كمكثف إلكتروليتي بأقطاب من الكربون المنشط. ^{[ 10 ]}

استخدمت المكثفات الكهروكيميائية المبكرة رقائق ألومنيوم مغطاة بالكربون المنشط (الأقطاب الكهربائية) مغمورة في محلول إلكتروليتي، ومفصولة بعازل مسامي رقيق. أعطى هذا التصميم مكثفًا بسعة تقارب واحدًا فاراد ، وهي أعلى بكثير من سعة المكثفات الإلكتروليتية ذات الأبعاد نفسها. ولا يزال هذا التصميم الميكانيكي الأساسي يشكل أساس معظم المكثفات الكهروكيميائية.

لم تقم شركة SOHIO بتسويق اختراعها، بل رخصت التكنولوجيا لشركة NEC ، التي قامت في النهاية بتسويق النتائج تحت اسم "المكثفات الفائقة" في عام 1978، لتوفير طاقة احتياطية لذاكرة الكمبيوتر. ^{[ 9 ]}

بين عامي 1975 و1980، أجرى برايان إيفانز كونواي أبحاثًا أساسية وتطويرية واسعة النطاق على مكثفات أكسيد الروثينيوم الكهروكيميائية. وفي عام 1991، وصف الفرق بين سلوك "المكثف الفائق" و"البطارية" في تخزين الطاقة الكهروكيميائية. وفي عام 1999، عرّف مصطلح "المكثف الفائق" للإشارة إلى الزيادة في السعة الملحوظة نتيجة تفاعلات الأكسدة والاختزال السطحية مع انتقال الشحنة الفارادية بين الأقطاب والأيونات. ^{[ 11 ]}^{[ 12 ]} يخزن "المكثف الفائق" الذي ابتكره الشحنة الكهربائية جزئيًا في طبقة هيلمهولتز المزدوجة، وجزئيًا نتيجة تفاعلات فارادية مع "السعة الزائفة" لانتقال شحنة الإلكترونات والبروتونات بين القطب والإلكتروليت. وتشمل آليات عمل المكثفات الزائفة تفاعلات الأكسدة والاختزال، والتداخل ، والامتزاز الكهربائي (الامتزاز على سطح). وبفضل أبحاثه، وسّع كونواي بشكل كبير المعرفة بالمكثفات الكهروكيميائية.

توسع السوق ببطء. تغير هذا الوضع حوالي عام 1978 عندما طرحت باناسونيك علامتها التجارية "جولدكابس". ^{[ 13 ]} أصبح هذا المنتج مصدر طاقة ناجحًا لتطبيقات النسخ الاحتياطي للذاكرة. ^{[ 9 ]} لم تبدأ المنافسة إلا بعد سنوات. في عام 1987، دخلت مكثفات "دايناكابس" من إلنا السوق. ^{[ 14 ]} تميزت مكثفات EDLC من الجيل الأول بمقاومة داخلية عالية نسبيًا حدّت من تيار التفريغ. استُخدمت هذه المكثفات في تطبيقات منخفضة التيار مثل تشغيل رقائق SRAM أو النسخ الاحتياطي للبيانات.

في أواخر ثمانينيات القرن العشرين، أدى تحسين مواد الأقطاب الكهربائية إلى زيادة قيم السعة. وفي الوقت نفسه، ساهم تطوير الإلكتروليتات ذات الموصلية الأفضل في خفض المقاومة التسلسلية المكافئة (ESR)، مما زاد من تيارات الشحن والتفريغ. طُوّر أول مكثف فائق ذو مقاومة داخلية منخفضة عام 1982 للتطبيقات العسكرية من خلال معهد بيناكل للأبحاث (PRI)، وسُوّق تحت العلامة التجارية "مكثف PRI الفائق". في عام 1992، تولّت مختبرات ماكسويل (التي أصبحت لاحقًا ماكسويل تكنولوجيز ) هذا التطوير. تبنّت ماكسويل مصطلح "المكثف الفائق" من معهد PRI وأطلقت عليه اسم "مكثفات التعزيز" ^{[ 15 ]} للتأكيد على استخدامه في تطبيقات الطاقة.

بما أن محتوى الطاقة في المكثفات يزداد مع مربع الجهد، فقد سعى الباحثون إلى إيجاد طريقة لزيادة جهد انهيار الإلكتروليت . في عام ١٩٩٤، وباستخدام مصعد مكثف إلكتروليتي من التنتالوم عالي الجهد (٢٠٠ فولت) ، طوّر ديفيد أ. إيفانز "مكثفًا كهروكيميائيًا هجينًا إلكتروليتيًا". ^[^١٦^]^[^١٧^] تجمع هذه المكثفات بين خصائص المكثفات الإلكتروليتية والكهروكيميائية. فهي تجمع بين قوة العزل الكهربائي العالية لمصعد المكثف الإلكتروليتي والسعة العالية لمهبط أكسيد معدني شبه سعوي ( أكسيد الروثينيوم (IV)) من المكثف الكهروكيميائي، مما ينتج عنه مكثف كهروكيميائي هجين. وقد تميزت مكثفات إيفانز، التي أطلق عليها اسم "كاباتري"، ^[^١٨^] بمحتوى طاقة أعلى بخمسة أضعاف تقريبًا من مكثف إلكتروليتي مماثل من التنتالوم بنفس الحجم. ^[¹⁹^] تكاليفها المرتفعة حدت من استخدامها في تطبيقات عسكرية محددة.

تشمل التطورات الحديثة مكثفات أيونات الليثيوم . وقد طوّرت شركة فوجيتسو (FDK) هذه المكثفات الهجينة لأول مرة عام 2007. ^{[ 20 ]} وهي تجمع بين قطب كربوني كهرساكن وقطب كهروكيميائي لأيونات الليثيوم مُطعّم مسبقًا. يزيد هذا المزيج من قيمة السعة. بالإضافة إلى ذلك، تُخفّض عملية التطعيم المسبق جهد المصعد، مما ينتج عنه جهد خرج عالٍ للخلية، وبالتالي زيادة الطاقة النوعية.

تعمل أقسام البحث النشطة في العديد من الشركات والجامعات ^{[ 21 ]} على تحسين خصائص مثل الطاقة النوعية والطاقة النوعية واستقرار الدورة وتقليل تكاليف الإنتاج.

تصميم

التصميم الأساسي

تتكون المكثفات الكهروكيميائية (المكثفات الفائقة) من قطبين كهربائيين يفصل بينهما غشاء نفاذ للأيونات ( فاصل )، ومحلول إلكتروليتي يربط بينهما بروابط أيونية. عند استقطاب الأقطاب الكهربائية بتطبيق جهد كهربائي، تُشكّل الأيونات الموجودة في المحلول الإلكتروليتي طبقات كهربائية مزدوجة ذات قطبية معاكسة لقطبية القطب. على سبيل المثال، تحتوي الأقطاب الكهربائية المستقطبة إيجابياً على طبقة من الأيونات السالبة عند سطح التماس بين القطب والمحلول الإلكتروليتي، بالإضافة إلى طبقة من الأيونات الموجبة تُعادل الشحنة وتلتصق بالطبقة السالبة. وينطبق العكس على الأقطاب الكهربائية المستقطبة سلبياً.

بالإضافة إلى ذلك، اعتمادًا على مادة القطب الكهربائي وشكل السطح، قد تتخلل بعض الأيونات الطبقة المزدوجة لتصبح أيونات ممتصة بشكل خاص وتساهم بسعة زائفة في السعة الكلية للمكثف الفائق.

توزيع السعة

يشكل القطبين دائرة كهربائية متصلة على التوالي تتكون من مكثفين منفصلين . $C_{1}$ و $C_{2}$ السعة الكلية $C_{\mathrm {total} }$ يتم حسابها بالصيغة $C_{\mathrm {total} }={\frac {C_{1}\cdot C_{2}}{C_{1}+C_{2}}}.$

قد تحتوي المكثفات الفائقة على أقطاب كهربائية متناظرة أو غير متناظرة. التناظر يعني أن كلا القطبين لهما نفس قيمة السعة، مما ينتج عنه سعة إجمالية تساوي نصف قيمة كل قطب كهربائي على حدة (إذا ⁠ $C_{1}=C_{2}$ ثم $\textstyle C_{\mathrm {total} }={1 \over 2}C_{1}$ بالنسبة للمكثفات غير المتماثلة، يمكن اعتبار السعة الكلية مساوية لسعة القطب ذي السعة الأصغر (إذا كان $C_{1}\gg C_{2}$ ثم $C_{\mathrm {total} }\approx C_{2}$ ) .

مبادئ التخزين

تستخدم المكثفات الكهروكيميائية تأثير الطبقة المزدوجة لتخزين الطاقة الكهربائية؛ إلا أن هذه الطبقة المزدوجة تفتقر إلى مادة عازلة صلبة تقليدية لفصل الشحنات. يوجد مبدأان لتخزين الطاقة في الطبقة المزدوجة الكهربائية للأقطاب الكهربائية، يُسهمان في السعة الكلية للمكثف الكهروكيميائي: ^{[ 22 ]}

السعة الكهربائية للطبقة المزدوجة ، وهي تخزين كهروستاتيكي للطاقة الكهربائية يتم تحقيقه عن طريق فصل الشحنة في طبقة هيلمهولتز المزدوجة. ^{[ 23 ]}
السعة الزائفة ، هي تخزين كهروكيميائي للطاقة الكهربائية. يستخدم النوع الأصلي تفاعلات الأكسدة والاختزال الفارادية مع نقل الشحنة. ^{[ 15 ]}

لا يمكن فصل السعتين إلا بتقنيات القياس. وتعتمد كمية الشحنة المخزنة لكل وحدة جهد في المكثف الكهروكيميائي بشكل أساسي على حجم القطب، على الرغم من أن مقدار سعة كل مبدأ تخزين قد يختلف اختلافًا كبيرًا.

السعة الكهربائية للطبقة المزدوجة

عرض مبسط لطبقة مزدوجة من الأيونات السالبة في القطب الكهربائي والأيونات الموجبة المذابة في الإلكتروليت السائل، مفصولة بطبقة من جزيئات المذيب المستقطبة

يحتوي كل مكثف كهروكيميائي على قطبين كهربائيين، يفصل بينهما فاصل ميكانيكي، ويرتبطان ببعضهما البعض بروابط أيونية عبر الإلكتروليت . يتكون الإلكتروليت من خليط من أيونات موجبة وسالبة مذابة في مذيب كالماء. عند سطح كل قطب كهربائي، تنشأ منطقة يتلامس فيها الإلكتروليت السائل مع السطح المعدني الموصل للقطب. تشكل هذه المنطقة الفاصلة حدًا مشتركًا بين حالتين مختلفتين من المادة، مثل سطح قطب كهربائي صلب غير قابل للذوبان وإلكتروليت سائل مجاور . تحدث في هذه المنطقة الفاصلة ظاهرة خاصة جدًا تُعرف بتأثير الطبقة المزدوجة . ^{[ 24 ]}

يؤدي تطبيق جهد كهربائي على مكثف كهروكيميائي إلى توليد طبقتين كهربائيتين مزدوجتين على كلا قطبيه. تتكون هاتان الطبقتان من طبقتين من الشحنات: طبقة إلكترونية في بنية الشبكة السطحية للقطب، وأخرى ذات قطبية معاكسة تنشأ من الأيونات المذابة والمُمَيَّأة في الإلكتروليت. يفصل بين الطبقتين طبقة أحادية من جزيئات المذيب ، مثل جزيئات الماء في حالة الماء كمذيب ، وتُسمى هذه الطبقة مستوى هيلمهولتز الداخلي. تلتصق جزيئات المذيب بسطح القطب عن طريق الامتزاز الفيزيائي ، وتفصل الأيونات ذات القطبية المعاكسة عن بعضها، ويمكن اعتبارها عازلاً جزيئياً. في هذه العملية، لا يحدث انتقال للشحنة بين القطب والإلكتروليت، لذا فإن القوى التي تُسبب الالتصاق ليست روابط كيميائية، بل قوى فيزيائية، مثل القوى الكهروستاتيكية. تكون الجزيئات الممتزة مستقطبة، ولكن نظرًا لعدم انتقال الشحنة بين الإلكتروليت والقطب، فإنها لا تخضع لأي تغييرات كيميائية.

تتساوى كمية الشحنة في القطب الكهربائي مع مقدار الشحنات المعاكسة في مستوى هيلمهولتز الخارجي. وتُخزّن هذه الظاهرة، المعروفة بظاهرة الطبقة المزدوجة، الشحنات الكهربائية كما في المكثف التقليدي. وتُشكّل شحنة الطبقة المزدوجة مجالًا كهربائيًا ساكنًا في الطبقة الجزيئية لجزيئات المذيب في مستوى هيلمهولتز الداخلي، يتناسب مع شدة الجهد المُطبّق.

بنية ووظيفة مكثف الطبقة المزدوجة المثالي. عند تطبيق جهد كهربائي على المكثف عند كلا القطبين، تتشكل طبقة هيلمهولتز المزدوجة التي تفصل الأيونات في الإلكتروليت بتوزيع شحنة معكوسة ذات قطبية متعاكسة.

تُشكل الطبقة المزدوجة تقريبًا طبقة عازلة في مكثف تقليدي، وإن كانت بسماكة جزيء واحد. وبالتالي، يمكن استخدام الصيغة القياسية للمكثفات اللوحية التقليدية لحساب سعتها: ^{[ 25 ]} $C=\varepsilon {\frac {A}{d}}.$

وبناءً على ذلك، السعة $C$ تكون أعلى قيمة لها في المكثفات المصنوعة من مواد ذات سماحية عالية . $\varepsilon$ ، مساحات سطح كبيرة لألواح الأقطاب الكهربائية $A$ والمسافة الصغيرة بين الصفائح $d$ ونتيجة لذلك، تتمتع المكثفات ذات الطبقة المزدوجة بقيم سعة أعلى بكثير من المكثفات التقليدية، ويعود ذلك إلى المساحة السطحية الكبيرة للغاية لأقطاب الكربون المنشط والمسافة الرقيقة للغاية بين الطبقتين المزدوجة التي تبلغ بضعة أنغسترومات (0.3–0.8 نانومتر )، من رتبة طول ديباي . ^{[ 15 ]}^{[ 23 ]}

بافتراض أن الحد الأدنى للمسافة بين القطب الكهربائي ومنطقة تراكم الشحنة لا يمكن أن يكون أقل من المسافة النموذجية بين الشحنات السالبة والموجبة في ذرات~0.05 نانومتر هو الحد الأعلى العام للسعة تم التنبؤ بقيمة تبلغ حوالي 18 ميكروفاراد/سم² ^{للمكثفات غير الفارادية.}^{[ 26 ]}

تتمثل العيوب الرئيسية لأقطاب الكربون في المكثفات الفائقة ثنائية الطبقة في انخفاض قيم السعة الكمومية ، والتي تعمل على التوالي ^[²⁷^] مع سعة الشحنة الفراغية الأيونية . لذا، يمكن ربط زيادة كثافة السعة في المكثفات الفائقة بزيادة السعة الكمومية للهياكل النانوية لأقطاب الكربون.

تعتمد كمية الشحنة المخزنة لكل وحدة جهد في المكثف الكهروكيميائي بشكل أساسي على حجم القطب. يتناسب تخزين الطاقة الكهروستاتيكي في الطبقات المزدوجة خطيًا مع الشحنة المخزنة، ويتوافق مع تركيز الأيونات الممتزة. كذلك، بينما تنتقل الشحنة في المكثفات التقليدية عبر الإلكترونات، ترتبط السعة في مكثفات الطبقة المزدوجة بسرعة حركة الأيونات المحدودة في الإلكتروليت والبنية المسامية المقاومة للأقطاب. ولأن التغيرات الكيميائية لا تحدث داخل القطب أو الإلكتروليت، فإن شحن وتفريغ الطبقات المزدوجة الكهربائية غير محدود من حيث المبدأ. أما عمر المكثفات الفائقة الحقيقي فهو محدود فقط بتأثيرات تبخر الإلكتروليت.

السعة الزائفة الكهروكيميائية

عرض مبسط لطبقة مزدوجة تحتوي على أيونات ممتزة بشكل خاص، والتي نقلت شحنتها إلى القطب الكهربائي لشرح نقل الشحنة الفارادية للسعة الزائفة

يؤدي تطبيق جهد كهربائي على أطراف المكثف الكهروكيميائي إلى تحريك أيونات الإلكتروليت نحو القطب ذي الاستقطاب المعاكس، مُشكِّلاً طبقة مزدوجة تفصل بينها طبقة واحدة من جزيئات المذيب . ويمكن أن تنشأ السعة الزائفة عندما تتخلل أيونات ممتزة من الإلكتروليت هذه الطبقة المزدوجة. تخزن هذه السعة الزائفة الطاقة الكهربائية عبر تفاعلات الأكسدة والاختزال الفارادية العكوسة على سطح أقطاب كهربائية مناسبة في مكثف كهروكيميائي ذي طبقة كهربائية مزدوجة . ^[¹¹^]^[²²^]^[²³^]^[²⁸^]^[²⁹^] تترافق السعة الزائفة مع انتقال شحنة إلكترونية بين الإلكتروليت والقطب الكهربائي، قادمة من أيون مُزال المذيب وممتز، حيث يشارك إلكترون واحد فقط لكل وحدة شحنة. ينشأ انتقال الشحنة الفارادي هذا من خلال سلسلة سريعة جدًا من عمليات الأكسدة والاختزال العكوسة، أو الإقحام، أو الامتزاز الكهربائي . لا يوجد تفاعل كيميائي بين الأيون الممتز وذرات القطب الكهربائي (لا تنشأ روابط كيميائية ^[³⁰^] ) حيث يحدث فقط نقل للشحنة.

يُظهر مخطط الفولتامترية الدورية (CV) الاختلافات الأساسية بين السعة الساكنة (المستطيلة) والسعة الزائفة (المنحنية).

تنتقل الإلكترونات المشاركة في العمليات الفارادية من وإلى مدارات إلكترونات التكافؤ ( المدارات الإلكترونية ) لكاشف قطب الأكسدة والاختزال. تدخل هذه الإلكترونات إلى القطب السالب وتتدفق عبر الدائرة الخارجية إلى القطب الموجب حيث تتشكل طبقة مزدوجة ثانية تحتوي على عدد مماثل من الأنيونات. لا تنتقل الإلكترونات التي تصل إلى القطب الموجب إلى الأنيونات المكونة للطبقة المزدوجة، بل تبقى في أيونات المعادن الانتقالية شديدة التأين و"المتعطشة للإلكترونات" على سطح القطب. ولذلك، فإن سعة تخزين السعة الزائفة الفارادية محدودة بكمية الكاشف المحدودة على السطح المتاح.

لا تحدث السعة الزائفة الفارادية إلا بالتزامن مع سعة الطبقة المزدوجة الساكنة ، وقد تتجاوز قيمتها قيمة سعة الطبقة المزدوجة لنفس مساحة السطح بمقدار 100 ضعف، وذلك تبعًا لطبيعة وبنية القطب الكهربائي، لأن جميع تفاعلات السعة الزائفة تحدث فقط مع الأيونات غير المذابة، وهي أصغر بكثير من الأيونات المذابة ذات الغلاف المذيب. ^{[ 11 ]}^{[ 28 ]} وتتناسب قيمة السعة الزائفة تناسبًا خطيًا ضمن حدود ضيقة تحددها درجة تغطية السطح للأنيونات الممتزة، والتي تعتمد على الجهد.

تعتمد قدرة الأقطاب الكهربائية على تحقيق تأثيرات السعة الزائفة من خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال، أو التداخل، أو الامتزاز الكهربائي، اعتمادًا كبيرًا على الألفة الكيميائية لمواد القطب الكهربائي للأيونات الممتزة على سطح القطب، فضلًا عن بنية مسام القطب وأبعادها. ومن المواد التي تُظهر سلوك الأكسدة والاختزال، والتي تُستخدم كأقطاب كهربائية في المكثفات الزائفة، أكاسيد المعادن الانتقالية مثل _RuO₂ و _IrO₂ و MnO₂ _، والتي تُضاف عن طريق التطعيم إلى مادة القطب الموصلة ، مثل الكربون النشط، بالإضافة إلى البوليمرات الموصلة مثل البولي أنيلين أو مشتقات البولي ثيوفين التي تغطي مادة القطب.

تتناسب كمية الشحنة الكهربائية المخزنة في مكثف زائف تناسباً طردياً مع الجهد المطبق . ووحدة قياس السعة الزائفة هي الفاراد ، وهي نفس وحدة قياس السعة الكهربائية.

على الرغم من أن مواد الأقطاب الكهربائية التقليدية المستخدمة في البطاريات تعتمد أيضًا على التفاعلات الكيميائية لتخزين الشحنة، إلا أنها تُظهر خصائص كهربائية مختلفة تمامًا، حيث أن معدل التفريغ محدود بسرعة الانتشار . يؤدي طحن هذه المواد إلى النطاق النانوي إلى تحريرها من حد الانتشار ومنحها سلوكًا أقرب إلى المكثفات الزائفة، مما يجعلها مكثفات زائفة خارجية . يُظهر شودانكار منحنيات الجهد-السعة النموذجية لكل من LiCoO₂ الكتلي _، و LiCoO₂ النانوي _، ومكثف زائف للأكسدة والاختزال ( _RuO₂ ) ، ومكثف زائف للتداخل ( ^T -Nb₂O₅ ₎ . ^[³¹^]^:₅

المكثفات غير المتماثلة

يمكن أيضًا تصنيع المكثفات الفائقة باستخدام مواد ومبادئ مختلفة عند الأقطاب الكهربائية. إذا استخدمت كلتا المادتين تفاعلًا سريعًا من نوع المكثفات الفائقة (السعة أو السعة الزائفة)، يُطلق على النتيجة اسم مكثف غير متماثل. يمتلك القطبان جهدين كهربائيين مختلفين؛ وعند دمجهما مع موازنة مناسبة، تكون النتيجة كثافة طاقة محسّنة دون فقدان العمر الافتراضي أو سعة التيار. ^{[ 31 ]}^{: 8}

المكثفات الهجينة

تُعدّ العديد من المكثفات الفائقة الحديثة "هجينة": حيث يستخدم أحد قطبيها تفاعلاً سريعاً (سعة كهربائية أو سعة زائفة)، بينما يستخدم الآخر مادةً أقرب إلى مادة البطاريات (أبطأ ولكن ذات سعة أعلى). تجمع المكثفات الهجينة بين سرعة الشحن والتفريغ لمكثفات الطبقة المزدوجة الكهربائية (EDLCs) وكثافة الطاقة العالية للأقطاب الكهربائية ذات السعة الزائفة أو أقطاب البطاريات. تسدّ هذه الأنظمة الفجوة بين المكثفات التقليدية والبطاريات، مما يجعلها بالغة الأهمية للتطبيقات التي تتطلب كلاً من القدرة وكثافة الطاقة. ^{[ 32 ]} على سبيل المثال، يمكن دمج مصعد EDLC مع مهبط من الكربون المنشط - Ni(OH) _₂ ، حيث يُعدّ الأخير مادةً فارادايية بطيئة. تتخذ منحنيات الجهد-التيار (CV) والشحن والتفريغ الجلفاني (GCD) للمكثف الهجين شكلاً وسطياً بين شكل البطارية والمكثف الفائق، أقرب إلى شكل المكثف الفائق. تتميز المكثفات الهجينة بكثافة طاقة أعلى بكثير، ولكنها ذات عمر دورة وسعة تيار أقل بسبب بطء قطبها الكهربائي. ^{[ 31 ]}^{: 7}

التوزيع المحتمل

يختلف سلوك الجهد الكهربائي للمكثفات الفائقة والبطاريات أثناء الشحن/التفريغ بشكل واضح

تتكون المكثفات التقليدية (المعروفة أيضًا بالمكثفات الكهروستاتيكية)، مثل المكثفات الخزفية والمكثفات الفيلمية ، من قطبين كهربائيين يفصل بينهما مادة عازلة . عند شحنها، تُخزن الطاقة في مجال كهربائي ساكن يخترق المادة العازلة بين القطبين. تزداد الطاقة الكلية مع كمية الشحنة المخزنة، والتي بدورها تتناسب طرديًا مع فرق الجهد بين اللوحين. ويُحدد الحد الأقصى لفرق الجهد بين اللوحين (الجهد الأقصى) بقوة مجال الانهيار للمادة العازلة . وينطبق التخزين الساكن نفسه على المكثفات الإلكتروليتية ، حيث ينخفض معظم الجهد عبر طبقة الأكسيد الرقيقة في المصعد . ويُعزى انخفاض الجهد الطفيف في المكثفات الإلكتروليتية "الرطبة" إلى الإلكتروليت السائل ذي المقاومة المتوسطة ( المهبط )، بينما يكون هذا الانخفاض ضئيلاً في المكثفات الإلكتروليتية ذات الإلكتروليت البوليمري الموصل الصلب .

على النقيض من ذلك، تتكون المكثفات الكهروكيميائية (المكثفات الفائقة) من قطبين كهربائيين يفصل بينهما غشاء نفاذ للأيونات (فاصل) ويتصلان كهربائيًا عبر إلكتروليت. يتم تخزين الطاقة داخل الطبقات المزدوجة لكلا القطبين كمزيج من سعة الطبقة المزدوجة والسعة الزائفة. عندما يكون لكلا القطبين مقاومة متقاربة ( مقاومة داخلية )، ينخفض جهد المكثف بشكل متناظر عبر الطبقتين المزدوجتين، مما يؤدي إلى انخفاض الجهد عبر المقاومة التسلسلية المكافئة (ESR) للإلكتروليت. أما في المكثفات الفائقة غير المتناظرة، مثل المكثفات الهجينة، فقد يكون انخفاض الجهد بين القطبين غير متناظر. ويُحدَّد الحد الأقصى للجهد عبر المكثف (الجهد الأقصى) بجهد تحلل الإلكتروليت.

يُعدّ تخزين الطاقة الكهروستاتيكية والكيميائية الكهربائية في المكثفات الفائقة خطيًا بالنسبة للشحنة المخزنة، تمامًا كما هو الحال في المكثفات التقليدية. ويكون الجهد بين طرفي المكثف خطيًا بالنسبة لكمية الطاقة المخزنة. ويختلف هذا التدرج الخطي للجهد عن البطاريات الكيميائية الكهربائية القابلة لإعادة الشحن، حيث يبقى الجهد بين طرفيها ثابتًا نسبيًا بغض النظر عن كمية الطاقة المخزنة.

مقارنة بتقنيات التخزين الأخرى

تتنافس المكثفات الفائقة مع المكثفات الإلكتروليتية والبطاريات القابلة لإعادة الشحن، وخاصة بطاريات الليثيوم أيون . يقارن الجدول التالي أهم خصائص فئات المكثفات الفائقة الثلاث الرئيسية مع المكثفات الإلكتروليتية والبطاريات.

مقارنة معايير أداء المكثفات الفائقة بالمكثفات الإلكتروليتية وبطاريات الليثيوم أيون
مكثف	هل SC ؟	نطاق درجة الحرارة ( ° مئوية )	أقصى جهد (فولت)	الحد الأدنى للجهد (فولت)	دورات إعادة الشحن ( × 1000)	السعة الكهربائية ( فاراد )	الطاقة النوعية ( واط ساعة / كجم)	القدرة النوعية ( واط / غرام )	مدة التفريغ الذاتي عند درجة حرارة الغرفة.	كفاءة (٪)	الحياة العملية في درجة حرارة الغرفة ( y )
مكثفات إلكتروليتية من الألومنيوم	لا	-40 – +125	4 – 630	0	∞	≤ 2.7	0.01 – 0.3	> 100	أيام قصيرة	99%	> 20
مكثفات مزدوجة الطبقة (نسخ احتياطي للذاكرة)	نعم	-40 – +70	1.2 – 3.3	0	100 – 1000	0.1 – 470	1.5 – 3.9	2 – 10	متوسط (أسابيع)	95%	5 – 10
المكثفات الزائفة		-20 – +70	2.2 – 3.3		100 – 1000	100 – 12000	4 – 9	3 – 10	متوسط (أسابيع)	95%	5 – 10
هجين (ليثيوم أيون) ^{[ 33 ]}^{[ 34 ]}^{[ 35 ]}^{[ 36 ]}		-20 – +65	3.8 – 4.0	2.5	10 – 500	3 – 3300	37	3 – 14	طويل (شهر)	90%	5 – 10
NTGS EDLC ^{[ 37 ]} (تجريبي)			4.0 تقريبًا		> 20		206	32
بطاريات الليثيوم أيون	لا	-20 – +60	4.2	2.5	0.5 – 10	—	100 – 265	0.3 – 1.5	طويل (شهر)	90%	3 – 5

تتميز المكثفات الإلكتروليتية بدورات شحن/تفريغ غير محدودة تقريبًا، وقوة عزل كهربائي عالية (تصل إلى550 فولت ) واستجابة ترددية جيدة كمفاعلة للتيار المتردد في نطاق الترددات المنخفضة. يمكن للمكثفات الفائقة تخزين طاقة أكبر من المكثفات الإلكتروليتية بمقدار 10 إلى 100 مرة، لكنها لا تدعم تطبيقات التيار المتردد.

فيما يتعلق بالبطاريات القابلة لإعادة الشحن، تتميز المكثفات الفائقة بتيارات ذروة أعلى، وتكلفة منخفضة لكل دورة، وانعدام خطر الشحن الزائد، وقابلية عكسية جيدة، وإلكتروليت غير قابل للتآكل، وسمية منخفضة للمواد. أما البطاريات، فتتميز بتكلفة شراء أقل وجهد مستقر أثناء التفريغ، ولكنها تتطلب معدات تحكم وتبديل إلكترونية معقدة، مما يؤدي إلى فقدان الطاقة وخطر حدوث شرارة كهربائية في حالة حدوث قصر كهربائي.

الأنماط

نوع مسطح من المكثفات الفائقة المستخدمة في مكونات الأجهزة المحمولة

تُصنع المكثفات الفائقة بأشكال مختلفة، مثل المكثفات المسطحة ذات زوج واحد من الأقطاب الكهربائية، أو الملفوفة في غلاف أسطواني، أو المكدسة في غلاف مستطيل. ونظرًا لتغطيتها نطاقًا واسعًا من قيم السعة، فإن أحجام أغلفة هذه المكثفات قد تختلف.

تُصنع المكثفات الفائقة من رقائق معدنية (جامعات التيار)، كل منها مغطى بمادة قطب كهربائي مثل الكربون المنشط، والتي تعمل كوصلة طاقة بين مادة القطب الكهربائي والأطراف الخارجية للمكثف. تتميز مادة القطب الكهربائي بمساحة سطحية كبيرة جدًا. في هذا المثال، يُحفر الكربون المنشط كيميائيًا كهربائيًا، بحيث تكون مساحة سطح المادة أكبر بحوالي 100,000 مرة من السطح الأملس. يفصل بين القطبين غشاء نفاذ للأيونات (فاصل) يُستخدم كعازل لحماية القطبين من قصر الدائرة . يُلف هذا التركيب أو يُطوى على شكل أسطواني أو مستطيل، ويمكن تكديسه في علبة ألومنيوم أو غلاف مستطيل قابل للتعديل. بعد ذلك، تُشرب الخلية بإلكتروليت سائل أو لزج من النوع العضوي أو المائي. يدخل الإلكتروليت، وهو موصل أيوني، إلى مسام القطبين ويعمل كوصلة موصلة بينهما عبر الفاصل. وأخيراً، يتم إحكام إغلاق الغلاف لضمان استقرار الأداء طوال العمر الافتراضي المحدد.

الأنواع

شجرة عائلة أنواع المكثفات الفائقة. تُعرَّف المكثفات ثنائية الطبقة والمكثفات الزائفة، بالإضافة إلى المكثفات الهجينة، بناءً على تصميمات أقطابها الكهربائية.

تُخزَّن الطاقة الكهربائية في المكثفات الفائقة عبر مبدأين للتخزين: السعة الكهربائية للطبقة المزدوجة الساكنة والسعة الكهروكيميائية الزائفة ؛ ويعتمد توزيع هذين النوعين من السعة على مادة وبنية الأقطاب الكهربائية. توجد ثلاثة أنواع من المكثفات الفائقة بناءً على مبدأ التخزين: ^{[ 15 ]}^{[ 23 ]}

المكثفات ثنائية الطبقة ( EDLCs ): ذات أقطاب كهربائية من الكربون المنشط أو مشتقاته، والتي تتميز بسعة طبقة مزدوجة كهروستاتيكية أعلى بكثير من السعة الزائفة الكهروكيميائية.
المكثفات الزائفة : ذات أقطاب كهربائية من أكسيد المعادن الانتقالية أو البوليمرات الموصلة ذات سعة زائفة كهروكيميائية عالية
المكثفات الهجينة : ذات أقطاب كهربائية غير متماثلة، حيث يُظهر أحدها سعة كهروستاتيكية في الغالب والآخر سعة كهروكيميائية في الغالب، مثل مكثفات أيونات الليثيوم.

نظرًا لأن سعة الطبقة المزدوجة والسعة الزائفة تُسهمان معًا بشكلٍ لا ينفصل في قيمة السعة الكلية للمكثف الكهروكيميائي، فإن الوصف الصحيح لهذه المكثفات لا يُمكن تقديمه إلا تحت المصطلح العام. وقد طُرح مفهوما المكثف الفائق والبطارية الفائقة مؤخرًا لتمثيل تلك الأجهزة الهجينة التي تتصرف بشكلٍ أقرب إلى المكثف الفائق والبطارية القابلة لإعادة الشحن، على التوالي. ^{[ 38 ]}

تُحدد قيمة سعة المكثف الفائق من خلال مبدأين للتخزين:

السعة الكهربائية للطبقة المزدوجة هي تخزين كهروستاتيكي للطاقة الكهربائية يتحقق بفصل الشحنات في طبقة هيلمهولتز المزدوجة عند السطح الفاصل بين سطح قطب موصل ومحلول إلكتروليتي . يبلغ فصل الشحنات في الطبقة المزدوجة بضعة أنغسترومات (0.3-0.8 نانومتر ) وهي ثابتة المنشأ. ^[¹⁵^]
السعة الزائفة – تخزين الطاقة الكهربائية الكهروكيميائي، والذي يتم تحقيقه عن طريق تفاعلات الأكسدة والاختزال، أو الامتزاز الكهربائي، أو التداخل على سطح القطب بواسطة أيونات ممتزة بشكل خاص ، مما يؤدي إلى نقل شحنة فارادي عكسي على القطب. ^[¹⁵^]

تُساهم كلٌّ من سعة الطبقة المزدوجة والسعة الزائفة بشكلٍ لا ينفصل في قيمة السعة الكلية للمكثف الفائق. ^{[ 22 ]} ومع ذلك، قد تختلف نسبة كلٍّ منهما اختلافًا كبيرًا، اعتمادًا على تصميم الأقطاب الكهربائية وتركيب الإلكتروليت. يُمكن للسعة الزائفة أن تزيد قيمة السعة بمقدار يصل إلى عشرة أضعاف مقارنةً بسعة الطبقة المزدوجة وحدها. ^{[ 11 ]}^{[ 28 ]}

المكثفات الكهربائية ثنائية الطبقة (EDLC) هي مكثفات كهروكيميائية يتم فيها تخزين الطاقة بشكل أساسي عن طريق سعة الطبقة المزدوجة. في الماضي، كانت جميع المكثفات الكهروكيميائية تُسمى "مكثفات ثنائية الطبقة". أما في الاستخدام المعاصر، فتُعتبر المكثفات ثنائية الطبقة، إلى جانب المكثفات الزائفة، جزءًا من عائلة أكبر من المكثفات الكهروكيميائية ^{[ 11 ]}^{[ 28 ]} تُسمى المكثفات الفائقة. وتُعرف أيضًا باسم المكثفات الفوقية.

مواد

تستمد المكثفات الفائقة خصائصها من تفاعل موادها الداخلية. وعلى وجه الخصوص، يحدد مزيج مادة القطب ونوع الإلكتروليت وظائف المكثفات وخصائصها الحرارية والكهربائية.

الأقطاب الكهربائية

تُصنع أقطاب المكثفات الفائقة عادةً من طبقات رقيقة تُطبّق وتُوصل كهربائياً بمجمع تيار معدني موصل. يجب أن تتمتع هذه الأقطاب بموصلية جيدة، وثبات حراري عالٍ، وثبات كيميائي طويل الأمد ( خمول )، ومقاومة عالية للتآكل، ومساحة سطحية كبيرة لكل وحدة حجم وكتلة. تشمل المتطلبات الأخرى مراعاة البيئة وانخفاض التكلفة.

تعتمد كمية السعة المزدوجة والسعة الزائفة المخزنة لكل وحدة جهد في المكثف الفائق بشكل أساسي على مساحة سطح القطب. ولذلك، تُصنع أقطاب المكثفات الفائقة عادةً من مواد مسامية إسفنجية ذات مساحة سطحية نوعية عالية للغاية ، مثل الكربون المنشط . بالإضافة إلى ذلك، تُعزز قدرة مادة القطب على إجراء عمليات نقل الشحنات الفارادية السعة الكلية.

بشكل عام، كلما صغرت مسام القطب، زادت السعة والطاقة النوعية . مع ذلك، تؤدي المسام الأصغر إلى زيادة المقاومة التسلسلية المكافئة (ESR) وانخفاض القدرة النوعية . تتطلب التطبيقات ذات تيارات الذروة العالية مسامًا أكبر وخسائر داخلية منخفضة، بينما تحتاج التطبيقات التي تتطلب طاقة نوعية عالية إلى مسام صغيرة.

أقطاب كهربائية للمكثفات الكهربائية ثنائية الطبقة

يُعد الكربون أكثر مواد الأقطاب الكهربائية استخدامًا في المكثفات الفائقة، وذلك بأشكاله المختلفة مثل الكربون المنشط ، وقماش ألياف الكربون، والكربون المشتق من الكربيد ، ^{[ 39 ]}^{[ 40 ]} وهلام الكربون ، والجرافيت ( الجرافين )، والجرافان، ^{[ 41 ]} وأنابيب الكربون النانوية. ^{[ 22 ]}^{[ 42 ]}^{[ 43 ]}

تُظهر الأقطاب الكهربائية الكربونية سعةً ثابتةً للطبقة المزدوجة في الغالب، على الرغم من إمكانية وجود كمية ضئيلة من السعة الزائفة اعتمادًا على توزيع حجم المسام. تتراوح أحجام المسام في الكربون عادةً من المسام الميكروية (أقل من 2 نانومتر) إلى المسام الميزوية (2-50 نانومتر)، ^{[ 44 ]} ولكن المسام الميكروية فقط (<2 نانومتر) تُساهم في السعة الزائفة. عندما يقترب حجم المسام من حجم غلاف المذيب، تُستبعد جزيئات المذيب وتملأ الأيونات غير المذابة فقط المسام (حتى بالنسبة للأيونات الكبيرة)، مما يزيد من كثافة التعبئة الأيونية وقدرة التخزين بواسطة الهيدروجين الفارادي_2- التداخل.^{[ 22 ]}

الكربون المنشط

كان الكربون المنشط أول مادة تم اختيارها لأقطاب المكثفات الكهربائية ثنائية الطبقة (EDLC). على الرغم من أن موصليته الكهربائية تبلغ حوالي 0.003% من موصلية المعادن (تتراوح الموصلية الكهربائية للكربون المنشط بين 1250 و2000 سيمنز/متر ، وهو ما يكفي للمكثفات الفائقة. ^{[ 23 ]}^{[ 15 ]} يُعد الكربون المنشط شكلاً مساميًا للغاية من الكربون ذو مساحة سطحية نوعية عالية - ويُقدّر أن غرامًا واحدًا منه (0.035 أونصة) (بحجم ممحاة قلم رصاص) تبلغ مساحته السطحية ما بين 1000 و3000 متر مربع (11000 إلى 32000 قدم مربع ) ^[⁴²^]^[⁴⁴^]^- أي ما يعادل مساحة 4 إلى 12 ملعب تنس . يتميز الشكل الكتلي المستخدم في الأقطاب الكهربائية بكثافة منخفضة ومسامية عالية، مما يُعطي سعة عالية للطبقة المزدوجة. يُعد الكربون المنشط الصلب، والذي يُسمى أيضًا الكربون غير المتبلور الموحد (CAC)، أكثر مواد الأقطاب الكهربائية استخدامًا في المكثفات الفائقة، وقد يكون أرخص من مشتقات الكربون الأخرى. ^[⁴⁵^] يُصنع من مسحوق الكربون المنشط المضغوط بالشكل المطلوب، مُشكِّلاً كتلة ذات توزيع واسع لأحجام المسام. قطب كهربائي بمساحة سطح تبلغ حوالي ينتج عن 1000 م² ^/ غ سعة نموذجية للطبقة المزدوجة تبلغ حوالي10 ميكروفاراد/سم² ^وسعة نوعية قدرها100 فهرنهايت/غرام . اعتبارًا من عام 2010تستخدم جميع المكثفات الفائقة التجارية تقريبًا مسحوق الكربون المنشط المصنوع من قشور جوز الهند. ^{[ 46 ]} تنتج قشور جوز الهند كربونًا منشطًا يحتوي على مسامات دقيقة أكثر من الفحم المصنوع من الخشب. ^{[ 44 ]}

ألياف الكربون المنشط

تُصنع ألياف الكربون المنشط (ACF) من الكربون المنشط، ويبلغ قطرها النموذجي 10 ميكرومتر. تتميز هذه الألياف بوجود مسام دقيقة ذات توزيع ضيق جدًا لأحجام المسام، مما يسهل التحكم بها. تبلغ مساحة سطح ألياف الكربون المنشط المنسوجة في نسيج حوالي٢٥٠٠ م² ^/ غ . تشمل مزايا أقطاب ألياف الكربون المنشطة (ACF) انخفاض المقاومة الكهربائية على طول محور الألياف، وتلامسًا جيدًا مع المجمع. ^{[ ٤٢ ]} وكما هو الحال مع الكربون المنشط، تُظهر أقطاب ألياف الكربون المنشطة (ACF) سعة طبقة مزدوجة في الغالب، مع كمية ضئيلة من السعة الزائفة نتيجةً لمسامها الدقيقة.

هلام الكربون

الهلام الهوائي الكربوني مادة اصطناعية فائقة الخفة وعالية المسامية ، مشتقة من هلام عضوي استُبدل فيه المكون السائل للهلام بغاز. تُصنع أقطاب الهلام الهوائي عن طريق التحلل الحراري لهلام الريزورسينول - فورمالديهايد الهوائي ^[⁴⁷^] ، وهي أكثر توصيلًا من معظم أنواع الكربون المنشط. تُمكّن هذه الأقطاب من إنتاج أقطاب رقيقة ومستقرة ميكانيكيًا، بسماكة تتراوح بين عدة مئات من الميكرومترات (ميكرومتر) وبحجم مسام منتظم. كما توفر أقطاب الهلام الهوائي استقرارًا ميكانيكيًا واهتزازيًا للمكثفات الفائقة المستخدمة في بيئات عالية الاهتزاز. وقد ابتكر الباحثون قطبًا من الهلام الهوائي الكربوني بكثافة وزنية تتراوح بين 400 و1200 متر ^مربع /غرام وسعة حجمية تبلغ 104 فاراد/سم ^مكعب ، مما ينتج عنه طاقة نوعية تبلغ 325 كيلوجول/كيلوجرام (90 واط/كجم ) والقدرة النوعية لـ20 واط/غرام . ^{[ 48 ]}^{[ 49 ]} تُظهر أقطاب الهلام الهوائي القياسية سعةً ثنائية الطبقة في الغالب. ويمكن لأقطاب الهلام الهوائي التي تتضمن مواد مركبة أن تضيف كمية كبيرة من السعة الزائفة. ^{[ 50 ]}

الكربون المشتق من الكربيد

توزيع أحجام المسام لسلائف الكربيد المختلفة

الكربون المشتق من الكربيد (CDC)، المعروف أيضًا باسم الكربون النانوي المسامي القابل للتعديل، هو عائلة من مواد الكربون المشتقة من سلائف الكربيد ، مثل كربيد السيليكون الثنائي وكربيد التيتانيوم ، والتي تُحوّل إلى كربون نقي عبر عمليات فيزيائية ( مثل التحلل الحراري) أو كيميائية ( مثل الهلجنة ) . ^{[ 51 ]}^{[ 52 ]} يمكن أن يُظهر الكربون المشتق من الكربيد مساحة سطحية عالية وأقطار مسام قابلة للتعديل (من المسام الميكروية إلى المسام الميزوية) لزيادة حصر الأيونات إلى أقصى حد، مما يزيد من السعة الزائفة بواسطة الهيدروجين الفارادي_٢- معالجة الامتزاز. توفر أقطاب الكربون المنشط ذات التصميم المسامي المُخصَّص طاقة نوعية أكبر بنسبة تصل إلى ٧٥٪ من الكربون المنشط التقليدي.اعتبارًا من عام ٢٠١٥^[⁵³^] وقد وفر مكثف فائق من نوع CDC طاقة نوعية تبلغ 10.1 واط ساعة/كجم، وسعة 3500 فاراد، وأكثر من مليون دورة شحن وتفريغ.

الجرافين

الجرافين عبارة عن طبقة من الجرافيت بسمك ذرة واحدة ، حيث تترتب الذرات في نمط سداسي منتظم، ^{[ 54 ]}^{[ 55 ]} وتسمى أيضًا "ورقة النانو المركبة". ^{[ 56 ]}

تبلغ مساحة السطح النوعية النظرية للجرافين 2630 مترًا ^مربعًا /غرام، مما قد يؤدي نظريًا إلى سعة كهربائية قدرها 550 فاراد/غرام. إضافةً إلى ذلك، يتميز الجرافين عن الكربون المنشط بموصليته الكهربائية العالية. (حتى عام 2012)وقد استُخدمت صفائح الجرافين مباشرةً كأقطاب كهربائية دون الحاجة إلى جامعات لتطبيقات محمولة. ^{[ 57 ]}^{[ 58 ]}

في أحد التطبيقات، يستخدم مكثف فائق قائم على الجرافين صفائح جرافين منحنية لا تتراص وجهاً لوجه، مما يشكل مسامات متوسطة الحجم يمكن الوصول إليها وترطيبها بواسطة الإلكتروليتات الأيونية عند جهد يصل إلى 4 فولت. طاقة نوعية تبلغ85.6 واط ساعة/كجم (يتم الحصول على طاقة نوعية تبلغ 308 كيلوجول/كيلوجرام عند درجة حرارة الغرفة، وهي تعادل طاقة بطارية نيكل-معدن هيدريد تقليدية ، ولكن بقدرة نوعية أكبر بمقدار 100 إلى 1000 مرة. ^{[ 59 ]}^{[ 60 ]}

يُحسّن التركيب ثنائي الأبعاد للجرافين من عمليتي الشحن والتفريغ. إذ يمكن لحاملات الشحنة في الصفائح ذات التوجه الرأسي أن تنتقل بسرعة إلى أو من التراكيب الأعمق للإلكترود، مما يزيد من التيارات. قد تكون هذه المكثفات مناسبة لتطبيقات الترشيح بتردد 100/120 هرتز، وهو ما لا يمكن تحقيقه باستخدام المكثفات الفائقة التي تستخدم مواد كربونية أخرى. ^{[ 61 ]}

تقنيات تصنيع الجرافين للمكثفات الفائقة

يُعدّ الترسيب الكيميائي للبخار طريقة شائعة لتصنيع الجرافين المستخدم في المكثفات الفائقة، حيث يُنتج طبقة أحادية أو طبقات قليلة من الجرافين عالي الجودة. تبدأ العملية بإدخال هيدروكربون (غالباً الميثان، CH₄ ₎ في حجرة التفاعل. ثم يُوضع عامل حفاز معدني، مثل النحاس (Cu) أو النيكل (Ni)، في حجرة التفاعل ليعمل كركيزة. تُستخدم هذه المعادن بكثرة لقدرتها على تحليل الميثان إلى ذرات كربون حرة تُستخدم في تكوين الجرافين. بعد ذلك، تُسخّن الحجرة إلى درجات حرارة تتراوح بين 700 و1000 درجة مئوية لتحليل جزيئات الميثان على سطح الركيزة . يتحلل الميثان إلى غاز الهيدروجين (H₂ ₎ الذي يُصرّف من الحجرة، بينما تنطلق ذرات الكربون (C) على الركيزة. ^{[ 62 ]}

عندما تُمتص ذرات الكربون على الركيزة، تبدأ بالانتشار على طول السطح والتجمع. وتترتب ذرات الكربون تلقائيًا في الشبكة السداسية للجرافين. ويختلف عدد طبقات الجرافين المتكونة تبعًا لدرجة الحرارة والضغط وتركيز غاز الميثان. بعد تشكل طبقة الجرافين، تُبرد الحجرة وتُزال الركيزة المطلية. ثم يُنقل الجرافين من ركيزته المعدنية إلى سطح جديد، حسب التطبيق. وتعتمد طريقة النقل هذه عادةً على استخدام بولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA). ^{[ 63 ]} يُعد الجرافين ذا قيمة خاصة في المكثفات الفائقة نظرًا لمساراته ذات المقاومة المنخفضة لتدفق الإلكترونات، وهو عنصر أساسي في قدرة المكثفات الفائقة على إنتاج طاقة عالية.

يُعدّ التقشير الميكانيكي طريقةً أخرى لتصنيع صفائح الجرافين المستخدمة في المكثفات الفائقة. تبدأ العملية باختيار جرافيت عالي الجودة ، ويُفضّل استخدام جرافيت أحادي البلورة عالي النقاء. بعد ذلك، يتم اختيار شريط لاصق مناسب لتقشير طبقات رقيقة من الجرافيت دون إزالة أجزاء كبيرة منه، ويُستخدم شريط سكوتش اللاصق عادةً في هذه الطريقة. يُضغط الشريط اللاصق على الجرافيت بشكل متكرر ثم يُنزع برفق. مع تكرار العملية، تنتقل صفائح جرافين أرق فأرق إلى الشريط اللاصق. ^{[ 64 ]} بمجرد ضغط طبقة رقيقة من الجرافين على الشريط اللاصق، يُوضع الشريط على سطح نظيف مثل رقاقة أو غشاء من السيليكون. يُضغط الشريط اللاصق المُحمّل بالجرافين برفق على السطح لنقل طبقات الجرافين إليه، ثم يُنزع ببطء.

أقطاب كهربائية للمكثفات الزائفة

يُعدّ كلٌّ من ثاني أكسيد المنغنيز (MnO₂ ₎ وثاني أكسيد الروثينيوم (RuO₂ ₎ من المواد النموذجية المستخدمة كأقطاب كهربائية للمكثفات الزائفة، نظرًا لامتلاكهما الخصائص الكهروكيميائية للقطب السعوي (علاقة خطية بين التيار والجهد) فضلًا عن سلوكهما الأيوني . إضافةً إلى ذلك، ينشأ تخزين الشحنة من آليات نقل الإلكترونات وليس من تراكم الأيونات في الطبقة المزدوجة الكهروكيميائية . وقد تم تصنيع المكثفات الزائفة من خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال الفارادية التي تحدث داخل مواد القطب الفعالة. وقد ركزت معظم الأبحاث على أكاسيد المعادن الانتقالية مثل ثاني أكسيد المنغنيز (MnO₂ ₎ نظرًا لانخفاض تكلفتها مقارنةً بأكاسيد المعادن النبيلة مثل ثاني أكسيد الروثينيوم (RuO₂ ₎ . علاوةً على ذلك، تعتمد آليات تخزين الشحنة في أكاسيد المعادن الانتقالية بشكل أساسي على السعة الزائفة. وقد تم تقديم آليتين لسلوك تخزين الشحنة في ثاني أكسيد المنغنيز (MnO₂) _. تتضمن الآلية الأولى إدخال البروتونات (H ⁺ ) أو كاتيونات المعادن القلوية (C ⁺ ) في كتلة المادة عند الاختزال متبوعًا بإزالة الإدخال عند الأكسدة . ^[⁶⁵^]

MnO ₂ + H ⁺ (C ⁺ ) + e ⁻⇌ MnOOH(C) ^{[ 66 ]}

تعتمد الآلية الثانية على امتزاز الكاتيونات الإلكتروليتية على سطح MnO ₂.

( _MnO₂ ) _سطح + _C⁺⁺ e⁻ ^⇌ ( _MnO₂^- C⁺ ⁾ سطح

لا يمكن استخدام كل مادة تُظهر سلوكًا فاراداي كقطب كهربائي للمكثفات الزائفة، مثل Ni(OH) _2، لأنها قطب كهربائي من نوع البطارية (اعتماد غير خطي على منحنى التيار مقابل الجهد). ^{[ 67 ]}

أكاسيد المعادن

وصف بحث برايان إيفانز كونواي ^{[ 11 ]}^{[ 12 ]} أقطابًا كهربائية مصنوعة من أكاسيد المعادن الانتقالية التي أظهرت كميات كبيرة من السعة الزائفة. أكاسيد المعادن الانتقالية بما في ذلك الروثينيوم ( RuO₂).₂ )،الإيريديوم(IrO₂ )،الحديد(Fe₃ O₄ )،المنغنيز(MnO₂ ) أو الكبريتيدات مثلكبريتيد التيتانيوم(TiS₂ ) تُنتج هذه المواد، منفردةً أو مجتمعةً، تفاعلات نقل إلكترون فاراداي قوية مصحوبة بمقاومة منخفضة.ثاني أكسيد الروثينيوم معالهيدروجين₂ SO_{يوفر المحلول الإلكتروليتي} سعة نوعية تبلغ 720 فاراد/غرام وطاقة نوعية عالية تبلغ 26.7 واط ساعة/كيلوغرام (96.12 كيلوجول/كيلوجرام ). ^{[ 68 ]}

تتم عملية الشحن والتفريغ ضمن نطاق جهد يبلغ حوالي 1.2 فولت لكل قطب. تبلغ السعة الزائفة حوالي 720 فاراد/غرام، أي أعلى بنحو 100 مرة من سعة الطبقة المزدوجة باستخدام أقطاب الكربون المنشط . توفر هذه الأقطاب المعدنية الانتقالية قابلية انعكاس ممتازة، مع مئات الآلاف من الدورات. مع ذلك، يُعد الروثينيوم باهظ الثمن، كما أن نطاق الجهد البالغ 2.4 فولت لهذا المكثف يحد من تطبيقاته في المجالات العسكرية والفضائية. وقد أبلغ داس وزملاؤه عن أعلى قيمة للسعة (1715 فاراد/غرام) لمكثف فائق قائم على أكسيد الروثينيوم ، حيث تم ترسيب أكسيد الروثينيوم كهربائيًا على قطب غشائي من أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار المسامية. ^{[ 69 ]} وقد تم الإبلاغ عن سعة نوعية عالية تبلغ 1715 فاراد/غرام، وهي قريبة جدًا من الحد الأقصى النظري المتوقع لأكسيد الروثينيوم.₂ سعة تبلغ 2000 فاراد/غرام.

في عام 2014، RuO_{أظهر مكثفان} فائقان مثبتان علىرغوة الجرافينسعة نوعية قدرها 502.78 فاراد/غرام وسعة سطحية قدرها 1.11 فاراد/سم²^،مما أدى إلى طاقة نوعية قدرها 39.28 واط ساعة/كيلوغرام وقدرة نوعية قدرها 128.01 كيلوواط/كيلوغرام على مدى 8000 دورة مع أداء ثابت. يتكون الجهاز من بنية هجينة ثلاثية الأبعاد (3D) منالجرافينوأنابيبالكربون النانوية مثبتة بالروثينيوم المائي، بأبعاد أقل من 5 نانومتر. وقد غُطيت رغوة الجرافين بشكل متجانس بشبكات هجينة من أكسيد الروثينيوم (RuO₂ ₂ جسيمات نانويةوأنابيب نانوية كربونية مثبتة.^{[ 70 ]}^{[ 71 ]}

تم اختبار أكاسيد الحديد والفاناديوم والنيكل والكوبالت الأقل تكلفة في محاليل إلكتروليتية مائية، ولكن لم يتم دراسة أي منها بقدر ما تم دراسة ثاني أكسيد المنغنيز ( MnO₂ ) .₂ ). ومع ذلك، لا يوجد أي من هذه الأكاسيد قيد الاستخدام التجاري.^{[ 72 ]}

البوليمرات الموصلة

يستخدم نهج آخر البوليمرات الموصلة للإلكترونات كمواد شبه مكثفة. على الرغم من ضعفها الميكانيكي، تتميز البوليمرات الموصلة بموصلية عالية ، مما ينتج عنه مقاومة مكافئة منخفضة وسعة عالية نسبيًا. تشمل هذه البوليمرات الموصلة البولي أنيلين ، والبولي ثيوفين ، والبولي بيرول، والبولي أسيتيلين . كما تستخدم هذه الأقطاب الكهربائية التطعيم أو إزالة التطعيم الكهروكيميائي للبوليمرات بالأنيونات والكاتيونات . وتُعد تكلفة الأقطاب الكهربائية المصنوعة من البوليمرات الموصلة ، أو المطلية بها، مماثلة لتكلفة أقطاب الكربون .

تعاني أقطاب البوليمر الموصلة عمومًا من استقرار محدود في دورات الشحن والتفريغ. ومع ذلك، توفر أقطاب البولياسين ما يصل إلى 10000 دورة، وهو أفضل بكثير من البطاريات. ^[⁷³^]

أقطاب كهربائية للمكثفات الهجينة

جميع المكثفات الفائقة الهجينة التجارية غير متناظرة. فهي تجمع بين قطب كهربائي ذي سعة زائفة عالية وقطب كهربائي ذي سعة طبقة مزدوجة عالية. في هذه الأنظمة، يوفر قطب السعة الزائفة الفارادية، بسعته العالية، طاقة نوعية عالية ، بينما يُمكّن قطب السعة المزدوجة غير الفارادية من الحصول على قدرة نوعية عالية . ومن مزايا المكثفات الفائقة الهجينة، مقارنةً بالمكثفات المزدوجة المتناظرة، ارتفاع قيمة سعتها النوعية، بالإضافة إلى ارتفاع جهدها المقنن، وبالتالي ارتفاع طاقتها النوعية.

مواد الأقطاب الكهربائية المتقدمة

أكاسيد النيكل والكوبالت (NiCo₂O₄ ) _: تُظهر هياكل _{الإسبينيل} NiCo₂O₄ _{المُصنّعة}_بالطرق الحرارية المائية سعةً نظريةً تبلغ حوالي 3500 فاراد/غرام، وذلك بفضل المساهمات التآزرية للأكسدة والاختزال من أيونات النيكل (Ni²⁺ ^/ Ni³⁺ ⁾ والكوبالت (Co²⁺ ^/ Co³⁺ ⁾ . وتحقق التكوينات غير المتماثلة التي تجمع بين كاثودات NiCo₂O₄ _وأقطاب_{الكربون} المنشط كثافة طاقة تبلغ 89.6 واط ساعة/كيلوغرام عند 796 واط/كيلوغرام، مع الحفاظ على 93% من السعة بعد 10000 دورة. ^{[ 74 ]}

المواد الهجينة من الجرافين وأكاسيد المعادن : تستفيد مركبات الجرافين النانوية مع ثاني أكسيد المنغنيز _من الموصلية الكهربائية العالية للجرافين (10⁶ ^سيمنز /متر) والسعة الفائقة لثاني أكسيد المنغنيز _. يُنتج ترسيب الطبقات الذرية (ALD) طبقات متجانسة من _ثاني أكسيد المنغنيز على صفائح الجرافين النانوية، مما يحقق سعة تخزين تبلغ 1100 فاراد/غرام مع استقرار دوري بنسبة 95% لأكثر من 5000 دورة. هذه المواد الهجينة قابلة للتطوير لتطبيقات تخزين الطاقة في الشبكات الكهربائية. ^{[ 74 ]}

مركبات الحديد : تجمع هياكل _{Fe3O4 @}_{الكربون} ذات البنية الأساسية-الغلافية بين السعة الكهربائية للطبقة المزدوجة (الغلاف الكربوني) والتفاعلات الفارادية ( _لب_Fe3O4 )، مما يوفر كثافة طاقة تبلغ 32.2 واط/كجم مع احتفاظ بنسبة 85% من طاقتها بعد 5000 دورة شحن وتفريغ. تُقلل هذه المواد منخفضة التكلفة من الاعتماد على المعادن الأساسية مثل الكوبالت. ^[⁷⁴^]

المكثفات الفائقة المركبة الهيكلية : تؤدي أقطاب ألياف الكربون المطلية بأنابيب الكربون النانوية أو صفائح الجرافين النانوية دورًا مزدوجًا كوسيط لتخزين الطاقة وتعزيز ميكانيكي. تحقق الألياف المطلية بأنابيب الكربون النانوية سعة 120 فاراد/غرام مع الحفاظ على قوة شد تزيد عن 2 جيجا باسكال، مما يتيح تخفيضًا في وزن بطاريات المركبات الكهربائية بنسبة 15-30%. ^{[ 74 ]}

بنى الحالة الصلبة

إلكتروليتات البوليمر الهلامية : تحتفظ المكثفات الفائقة المرنة التي تستخدم إلكتروليتات هلامية من كحول البولي فينيل (PVA) وحمض الكبريتيك (H₂SO₄ ₎_بنسبة 98% من سعتها بعد 5000 دورة انحناء. تعمل هذه الأجهزة ضمن نطاق واسع من درجات الحرارة (من -40 درجة مئوية إلى 80 درجة مئوية)، مما يجعلها مناسبة للإلكترونيات القابلة للارتداء. ^{[ 75 ]}

التصاميم ذات درجات الحرارة العالية : تُظهر خزفيات تيتانات الباريوم ( _BaTiO3 ) المطلية بتقنية الترسيب الذري الطبقي (ALD ) والمُلبدة عند درجة حرارة 1100 درجة مئوية سماحية كهربائية تزيد عن 8000 وجهود انهيار تتجاوز 500 فولت، مما يُمكّن من استخدام المكثفات الفائقة في أنظمة الطاقة الفضائية. ^{[ 75 ]}

مقارنة الأداء

النوع الهجين	كثافة الطاقة (واط ساعة/كجم)	كثافة الطاقة (كيلوواط/كيلوجرام)	دورة الحياة	جهد التشغيل
NiCo ₂ O ₄ // كربون مُنشط	89.6	0.796	10000	1.6 فولت
هجين الكربون المطعّم بالليثيوم	14	10	50,000	3.8–4 فولت
مركب Fe3O4 @ _{الكربون}	32.2	0.747	5000	1.2 فولت

جدول: الأداء المقارن للمكثفات الفائقة الهجينة.

الاستدامة والسياسات

تُعيد عملية إعادة التدوير ذات الحلقة المغلقة 92% من الكربون المنشط من الأقطاب الكهربائية المستهلكة، مما يقلل الاعتماد على مواد حيوية مثل الكوبالت. ويموّل برنامج ابتكار المواد الحيوية التابع لوزارة الطاقة الأمريكية أبحاثًا حول مركبات الجرافين وأنابيب الكربون النانوية الهجينة، بهدف خفض تكاليف الإنتاج بنسبة 40% بحلول عام 2030. ^{[ 76 ]}

الأقطاب الكهربائية المركبة

تُصنع الأقطاب الكهربائية المركبة للمكثفات الفائقة الهجينة من مواد كربونية مُدمجة أو مُرسبة بمواد فعالة ذات سعة زائفة مثل أكاسيد المعادن والبوليمرات الموصلة. اعتبارًا من عام 2013تُركز معظم الأبحاث المتعلقة بالمكثفات الفائقة على الأقطاب الكهربائية المركبة. تُشكل الأنابيب النانوية الكربونية دعامة أساسية لتوزيع متجانس لأكاسيد المعادن أو البوليمرات الموصلة كهربائيًا، مما يُنتج سعة فائقة جيدة وسعة طبقة مزدوجة جيدة. تُحقق هذه الأقطاب سعات أعلى من تلك التي تُحققها الأقطاب المصنوعة من الكربون النقي أو أكسيد المعدن النقي أو البوليمرات. يُعزى ذلك إلى سهولة الوصول إلى بنية الأنابيب النانوية المتشابكة، مما يسمح بتغطية موحدة للمواد ذات السعة الفائقة وتوزيع الشحنة ثلاثي الأبعاد. عادةً ما تستخدم عملية تثبيت المواد ذات السعة الفائقة عملية حرارية مائية. مع ذلك، اكتشف باحثون مؤخرًا، مثل لي وآخرون من جامعة ديلاوير، طريقة سهلة وقابلة للتطوير لترسيب ثاني أكسيد المنغنيز (MnO₂) _على غشاء من الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار (SWNT) لصنع مكثف فائق قائم على إلكتروليت عضوي. ^{[ 77 ]}

هناك طريقة أخرى لتحسين أقطاب أنابيب الكربون النانوية وهي تطعيمها بمادة مُطعِّمة ذات سعة زائفة، كما هو الحال في مكثفات أيونات الليثيوم . في هذه الحالة، تتخلل ذرات الليثيوم الصغيرة نسبيًا طبقات الكربون. ^{[ 78 ]} يُصنع المصعد من الكربون المُطعَّم بالليثيوم، مما يُتيح جهدًا سالبًا أقل مع مهبط مصنوع من الكربون المُنشَّط. ينتج عن ذلك جهد أكبر يتراوح بين 3.8 و4 فولت، مما يمنع أكسدة الإلكتروليت. اعتبارًا من عام 2007، حققوا سعة تبلغ 550 فاراد/غرام. ^{[ 9 ]} ووصلوا إلى طاقة نوعية تصل إلى 14 واط ساعة/كيلوغرام.50.4 كيلوجول/كيلوجرام ). ^{[ 79 ]}

أقطاب كهربائية من نوع البطارية

أثرت أقطاب البطاريات القابلة لإعادة الشحن على تطوير أقطاب المكثفات الفائقة الهجينة الجديدة، كما هو الحال بالنسبة لمكثفات أيونات الليثيوم . ^{[ 80 ]} يوفر هذا التكوين، إلى جانب قطب الكربون EDLC في بنية غير متماثلة، طاقة نوعية أعلى من المكثفات الفائقة التقليدية، مع قدرة نوعية أعلى، وعمر دورة أطول، وأوقات شحن وإعادة شحن أسرع من البطاريات.

الأقطاب الكهربائية غير المتماثلة (شبه/مكثفات الطبقة المزدوجة الكهربائية)

في الآونة الأخيرة تم تطوير بعض المكثفات الفائقة الهجينة غير المتماثلة التي يعتمد فيها القطب الموجب على قطب أكسيد معدني زائف السعة حقيقي (وليس قطبًا مركبًا)، والقطب السالب على قطب الكربون المنشط EDLC.

أظهرت المكثفات الفائقة غير المتماثلة (ASC) إمكانات كبيرة كمرشح واعد لتطبيقات المكثفات الفائقة عالية الأداء، وذلك بفضل نطاق تشغيلها الواسع الذي يُحسّن بشكل ملحوظ من خصائصها السعوية. ومن مزايا هذا النوع من المكثفات الفائقة ارتفاع جهدها، وبالتالي ارتفاع طاقتها النوعية (حتى 10-20 واط ساعة/كجم (36-72 كيلو جول/كجم)). كما تتميز بثباتها الجيد خلال دورات الشحن والتفريغ. ^[⁸¹^]^[⁸²^]^[⁸³^]^[⁸⁴^]

على سبيل المثال، استخدم الباحثون نوعًا جديدًا من صفائح نانوية من مادة السكوتيروديت Ni–CoP ₃ ، واستخدموها كأقطاب موجبة مع الكربون المنشط (AC) كأقطاب سالبة لتصنيع مكثف فائق غير متماثل (ASC). يتميز هذا المكثف بكثافة طاقة عالية تبلغ 89.6 واط/كغ عند 796 واط/كغ، واستقرار بنسبة 93% بعد 10000 دورة، مما يجعله مرشحًا واعدًا ليكون من أفضل أقطاب الجيل القادم. ^{[ 84 ]} كما استُخدمت ألياف الكربون النانوية/بولي(3،4-إيثيلين ديوكسي ثيوفين)/أكسيد المنغنيز (f-CNFs/PEDOT/MnO ₂ ) كأقطاب موجبة، والكربون المنشط كأقطاب سالبة. يتميز هذا المكثف بطاقة نوعية عالية تبلغ 49.4 واط/كغ، واستقرار جيد للدورات (81.06% بعد 8000 دورة). ^{[ 82 ]} إضافةً إلى ذلك، تُجرى دراسات على أنواع عديدة من المواد النانوية المركبة لاستخدامها كأقطاب كهربائية، مثل NiCo₂S₄ _@_NiO ، ^{[ 83 ]} و MgCo₂O₄ _@ MnO₂ ، _وغيرها . على سبيل المثال، يمكن لمركب Fe-SnO₂ _@ CeO₂ _{النانوي،} عند استخدامه كقطب كهربائي _، أن يوفر طاقة نوعية تبلغ 32.2 واط ساعة/كجم وقدرة نوعية تبلغ 747 واط/كجم. وقد أظهر الجهاز احتفاظًا بالسعة بنسبة 85.05% على مدى 5000 دورة تشغيل. ^[⁸¹^] وحسب علمنا، لا توجد مكثفات فائقة تجارية مزودة بهذا النوع من الأقطاب غير المتماثلة في السوق.

الإلكتروليتات

تتكون الإلكتروليتات من مذيب ومواد كيميائية مذابة تتفكك إلى كاتيونات موجبة وأنيونات سالبة ، مما يجعل الإلكتروليت موصلاً للكهرباء. وكلما زاد عدد الأيونات في الإلكتروليت، تحسنت موصليته . في المكثفات الفائقة، تُشكل الإلكتروليتات الوصلة الموصلة للكهرباء بين القطبين. بالإضافة إلى ذلك، يوفر الإلكتروليت في المكثفات الفائقة الجزيئات اللازمة لتكوين الطبقة الأحادية الفاصلة في طبقة هيلمهولتز المزدوجة، كما يوفر الأيونات اللازمة للسعة الزائفة.

يُحدد المحلول الإلكتروليتي خصائص المكثف: جهد التشغيل، ونطاق درجة الحرارة، والمقاومة المكافئة التسلسلية، والسعة. وباستخدام نفس قطب الكربون المنشط، يحقق المحلول الإلكتروليتي المائي قيم سعة تبلغ 160 فاراد/غرام، بينما يحقق المحلول الإلكتروليتي العضوي 100 فاراد/غرام فقط. ^{[ 85 ]}

يجب أن يكون المحلول الإلكتروليتي خاملاً كيميائياً ولا يتفاعل كيميائياً مع المواد الأخرى في المكثف لضمان استقرار خصائصه الكهربائية على المدى الطويل. كما يجب أن تكون لزوجة المحلول الإلكتروليتي منخفضة بما يكفي لترطيب البنية المسامية الشبيهة بالإسفنج للأقطاب الكهربائية. لا يوجد محلول إلكتروليتي مثالي، مما يفرض حلاً وسطاً بين الأداء والمتطلبات الأخرى.

الماء مذيب جيد نسبياً للمواد الكيميائية غير العضوية . يُعالج بأحماض مثل حمض الكبريتيك ( H₂O).₂ SO₄ )،القلوياتمثلهيدروكسيد البوتاسيوم(KOH)، أوالأملاحمثلأملاحالفوسفونيوم بيركلورات الصوديوم(NaClO₄ )،بيركلورات الليثيوم(LiClO₄ ) أو سداسي فلوريد الليثيومأرسينات(LiAsF₆ ) يتميز الماء بموصلية عالية نسبيًا تتراوح بين 100 و1000 مسيمنز/سم. وتمتلك المحاليل الإلكتروليتية المائية جهد تفكك يبلغ 1.15 فولت لكل قطب (2.3 فولت جهد المكثف)درجة حرارة تشغيل. وتُستخدم هذه المحاليل في المكثفات الفائقة ذات الطاقة النوعية المنخفضة والقدرة النوعية العالية.

الإلكتروليتات مع المذيبات العضوية مثل الأسيتونيتريل ، وكربونات البروبيلين ، والتتراهيدروفوران ، وكربونات ثنائي الإيثيل ، وغاما-بوتيرولاكتون ، والمحاليل مع أملاح الأمونيوم الرباعية أو أملاح ألكيل الأمونيوم مثل رباعي فلوروبورات رباعي إيثيل الأمونيوم ( N(Et)₄ BF₄^{[ 86 ]} ) أو رباعي فلوروبورات ثلاثي إيثيل (ميثيل) (NMe(Et)₃ BF₄ ) تُعدّ هذه المواد أغلى ثمناً من المحاليل الإلكتروليتية المائية، لكنها تتميز بجهد تفكك أعلى يبلغ عادةً 1.35 فولت لكل قطب (2.7 فولت جهد مكثف)، ونطاق درجة حرارة أوسع. يؤدي انخفاض الموصلية الكهربائية للمذيبات العضوية (من 10 إلى 60 ملي سيمنز/سم) إلى انخفاض القدرة النوعية، ولكن بما أن الطاقة النوعية تزداد مع مربع الجهد، فإنها تتميز أيضاً بقدرة نوعية أعلى.

تتكون الإلكتروليتات الأيونية من أملاح سائلة يمكن أن تكون مستقرة في نطاق كهروكيميائي أوسع ، مما يتيح جهد مكثف أعلى من 3.5 فولت. تتميز الإلكتروليتات الأيونية عادةً بموصلية أيونية تبلغ بضعة ملي سيمنز/سم، وهي أقل من الإلكتروليتات المائية أو العضوية. ^{[ 87 ]}

الفواصل

يجب أن تفصل الفواصل فعليًا بين القطبين الكهربائيين لمنع حدوث ماس كهربائي نتيجة التلامس المباشر. يمكن أن تكون هذه الفواصل رقيقة جدًا (بضع أجزاء من مئة من المليمتر) ويجب أن تكون مسامية للغاية للأيونات الموصلة لتقليل مقاومة السلسلة المكافئة (ESR). علاوة على ذلك، يجب أن تكون الفواصل خاملة كيميائيًا لحماية استقرار الإلكتروليت وتوصيليته. تستخدم المكونات منخفضة التكلفة أوراق مكثفات مفتوحة. أما التصاميم الأكثر تطورًا فتستخدم أغشية بوليمرية مسامية غير منسوجة مثل بولي أكريلونيتريل أو كابتون ، أو ألياف زجاجية منسوجة، أو ألياف سيراميكية منسوجة مسامية. ^{[ 88 ]}^{[ 89 ]}

هواة جمع المقتنيات والإسكان

تُوصِّل مُجمِّعات التيار الأقطاب الكهربائية بأطراف المكثف. يُطلى المُجمِّع إما بطبقة رقيقة على القطب أو يكون عبارة عن رقاقة معدنية. يجب أن يكون قادرًا على توزيع تيارات ذروة تصل إلى 100 أمبير. إذا كان الغلاف مصنوعًا من معدن (عادةً الألومنيوم)، فينبغي أن تُصنع المُجمِّعات من نفس المادة لتجنب تكوّن خلية جلفانية مُسبِّبة للتآكل .

المعايير الكهربائية

السعة

اعتماد سعة مكثف فائق سعته 50 فاراد على التردد

تُحدد قيم السعة للمكثفات التجارية بـ "السعة المقدرة CR _" . هذه هي القيمة التي صُمم المكثف على أساسها. يجب أن تكون قيمة المكون الفعلي ضمن الحدود المسموح بها وفقًا للتفاوت المحدد. تتراوح القيم النموذجية في نطاق الفاراد (F)، وهي أكبر بثلاثة إلى ستة مراتب من قيم المكثفات الإلكتروليتية. تنتج قيمة السعة عن الطاقة $W$ (معبر عنها بالجول ) لمكثف محمل عبر جهد تيار مستمر V _DC .

W={\frac {1}{2}}\cdot C_{\text{DC}}\cdot V_{\text{DC}}^{2}

وتسمى هذه القيمة أيضًا "سعة التيار المستمر".

قياس

تُقاس المكثفات التقليدية عادةً بجهد تيار متردد منخفض (0.5 فولت) وتردد 100 هرتز أو 1 كيلوهرتز، وذلك حسب نوع المكثف. يوفر قياس السعة بالتيار المتردد نتائج سريعة، وهو أمر بالغ الأهمية لخطوط الإنتاج الصناعية. تعتمد قيمة سعة المكثف الفائق بشكل كبير على تردد القياس، والذي يرتبط ببنية القطب المسامية ومحدودية حركة أيونات الإلكتروليت. حتى عند تردد منخفض يبلغ 10 هرتز، تنخفض قيمة السعة المقاسة من 100% إلى 20% من قيمة السعة عند قياسها بالتيار المستمر.

يمكن تفسير هذا الاعتماد القوي للغاية على التردد باختلاف المسافات التي تقطعها الأيونات داخل مسام القطب. يسهل على الأيونات الوصول إلى المنطقة عند بداية المسام، وتتميز هذه المسافة القصيرة بمقاومة كهربائية منخفضة. وكلما زادت المسافة التي تقطعها الأيونات، زادت المقاومة. يمكن وصف هذه الظاهرة بدائرة توالي من عناصر RC (مقاومة/مكثف) متسلسلة ذات ثوابت زمنية RC متسلسلة . ينتج عن ذلك تأخير في تدفق التيار، مما يقلل من مساحة سطح القطب الكلية التي يمكن أن تغطيها الأيونات عند تغير القطبية - تنخفض السعة مع زيادة تردد التيار المتردد. وبالتالي، لا تُقاس السعة الكلية إلا بعد فترات قياس أطول. ونظرًا لاعتماد السعة الشديد على التردد، يجب قياس هذه المعلمة الكهربائية باستخدام قياس خاص للشحن والتفريغ بتيار ثابت، كما هو محدد في معايير IEC 62391-1 و-2.

تبدأ عملية القياس بشحن المكثف. يجب تطبيق الجهد، وبعد أن يصل مصدر الطاقة ذو التيار/الجهد الثابت إلى الجهد المقنن، يُشحن المكثف لمدة 30 دقيقة. بعد ذلك، يُفرغ المكثف بتيار تفريغ ثابت (I_charge) _. ثم يُقاس الزمنان t1 _و t2 _{اللازمان} لانخفاض الجهد من 80% (V1 ₎ إلى 40% (V2 ₎ من الجهد المقنن. تُحسب قيمة السعة كما يلي:

C_{\text{total}}=I_{\text{discharge}}\cdot {\frac {t_{2}-t_{1}}{V_{1}-V_{2}}}

تُحدد قيمة تيار التفريغ حسب التطبيق. ويُعرّف معيار اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) أربع فئات:

النسخ الاحتياطي للذاكرة، تيار التفريغ بالمللي أمبير = 1 درجة مئوية (فهرنهايت)
تخزين الطاقة، تيار التفريغ بالمللي أمبير = 0.4 • كولوم (فاراد) • فولت (فولت)
القدرة، تيار التفريغ بالمللي أمبير = 4 • C (F) • V (V)
القدرة اللحظية، تيار التفريغ بالمللي أمبير = 40 • C (F) • V (V)

تتشابه طرق القياس التي يستخدمها المصنّعون الأفراد بشكل أساسي مع الطرق المعيارية. ^{[ 90 ]}^{[ 91 ]}

إن طريقة القياس المعيارية تستغرق وقتاً طويلاً جداً بالنسبة للمصنعين لاستخدامها أثناء الإنتاج لكل مكون على حدة. أما بالنسبة للمكثفات المنتجة صناعياً، فيتم قياس قيمة السعة باستخدام جهد تيار متردد منخفض التردد وسريع، ويُستخدم معامل ارتباط لحساب السعة المقدرة.

يؤثر هذا التغير في التردد على أداء المكثف. وتعني دورات الشحن والتفريغ السريعة عدم توفر قيمة السعة المقدرة ولا الطاقة النوعية. في هذه الحالة، يُعاد حساب قيمة السعة المقدرة لكل حالة استخدام.

يمكن حساب الزمن t الذي يمكن أن يوفر فيه المكثف الفائق تيارًا ثابتًا I على النحو التالي:

t={\frac {C\cdot (U_{\text{charge}}-U_{\text{min}})}{I}}

مع انخفاض جهد المكثف من U _الشحن إلى U _{الحد الأدنى} .

إذا كان التطبيق يحتاج إلى طاقة ثابتة P لفترة زمنية معينة t، فيمكن حساب ذلك على النحو التالي:

t={\frac {1}{2P}}\cdot C\cdot (U_{\text{charge}}^{2}-U_{\text{min}}^{2}).

حيث ينخفض جهد المكثف أيضًا من U _الشحن إلى U _{الحد الأدنى} .

جهد التشغيل

يتكون مكثف فائق بجهد 5.5 فولت من خليتين منفردتين، كل منهما مصنفة لجهد لا يقل عن 2.75 فولت، موصلتين على التوالي.

المكثفات الفائقة مكونات ذات جهد منخفض. يتطلب التشغيل الآمن بقاء الجهد ضمن الحدود المحددة. الجهد المقنن (UR ₎ هو أقصى جهد تيار مستمر أو جهد نبضي ذروي يمكن تطبيقه باستمرار مع الحفاظ على درجة الحرارة ضمن النطاق المحدد. يجب عدم تعريض المكثفات لجهود تتجاوز الجهد المقنن بشكل مستمر.

يتضمن الجهد المقنن هامش أمان ضد جهد انهيار الإلكتروليت الذي يتحلل عنده . يؤدي جهد الانهيار إلى تفكك جزيئات المذيب الفاصلة في طبقة هيلمهولتز المزدوجة، على سبيل المثال، ينقسم الماء إلى هيدروجين وأكسجين . عندئذٍ ، لا تستطيع جزيئات المذيب فصل الشحنات الكهربائية عن بعضها. أما الجهود الأعلى من الجهد المقنن فتؤدي إلى تكوّن غاز الهيدروجين أو حدوث ماس كهربائي.

تُحدد المكثفات الفائقة القياسية ذات الإلكتروليت المائي عادةً بجهد اسمي يتراوح بين 2.1 و2.3 فولت، بينما تُحدد المكثفات ذات المذيبات العضوية بجهد اسمي يتراوح بين 2.5 و2.7 فولت. قد تصل مكثفات أيونات الليثيوم ذات الأقطاب الكهربائية المُطعّمة إلى جهد اسمي يتراوح بين 3.8 و4 فولت، ولكن لها حد أدنى للجهد يبلغ حوالي 2.2 فولت. يمكن أن تتجاوز المكثفات الفائقة ذات الإلكتروليتات الأيونية جهد التشغيل 3.5 فولت. ^{[ 87 ]}

يؤدي تشغيل المكثفات الفائقة بجهد أقل من الجهد المقنن إلى تحسين أداء المعايير الكهربائية على المدى الطويل. وتكون قيم السعة والمقاومة الداخلية أثناء دورات الشحن والتفريغ أكثر استقرارًا، وقد يطول عمرها الافتراضي وعدد دورات الشحن والتفريغ. ^{[ 91 ]}

تتطلب الفولتيات العالية توصيل الخلايا على التوالي. ونظرًا لاختلاف سعة كل مكون ومقاومته الداخلية (ESR) اختلافًا طفيفًا، فمن الضروري موازنتها، سواءً بشكل فعال أو غير فعال، لتحقيق استقرار الفولتية المطبقة. تعتمد الموازنة غير الفعالة على استخدام مقاومات موصولة بالتوازي مع المكثفات الفائقة. أما الموازنة الفعالة، فقد تتضمن إدارة إلكترونية للفولتية فوق عتبة معينة، مما يؤدي إلى تغيير التيار.

المقاومة الداخلية

ترتبط عملية شحن/تفريغ المكثف الفائق بحركة حاملات الشحنة (الأيونات) في الإلكتروليت عبر الفاصل إلى الأقطاب الكهربائية وداخل بنيتها المسامية. وتحدث خسائر أثناء هذه الحركة يمكن قياسها كمقاومة داخلية للتيار المستمر.

باستخدام النموذج الكهربائي لعناصر RC (مقاومة/مكثف) المتتالية والموصولة على التوالي في مسام القطب، تزداد المقاومة الداخلية مع ازدياد عمق اختراق حاملات الشحنة داخل المسام. وتعتمد المقاومة الداخلية للتيار المستمر على الزمن، وتزداد أثناء الشحن والتفريغ. في التطبيقات، غالبًا ما يكون نطاق التشغيل والإيقاف فقط هو المهم. يمكن حساب المقاومة الداخلية R _{i من انخفاض الجهد ΔV}_2 عند بدء التفريغ، بدءًا من تيار تفريغ ثابت I _{decharge} . ويتم الحصول عليها من نقطة تقاطع الخط المساعد الممتد من الجزء المستقيم مع قاعدة الزمن عند بدء التفريغ (انظر الصورة على اليمين). يمكن حساب المقاومة كما يلي:

R_{\text{i}}={\frac {\Delta V_{2}}{I_{\text{discharge}}}}

يمكن الحصول على تيار التفريغ I _{التفريغ} لقياس المقاومة الداخلية من التصنيف وفقًا للمعيار IEC 62391-1.

يجب عدم الخلط بين مقاومة التيار المستمر الداخلية (R _{i ) ومقاومة التيار المتردد الداخلية، والتي تُسمى}مقاومة السلسلة المكافئة (ESR)، والمُحددة عادةً للمكثفات. تُقاس مقاومة التيار المستمر عند تردد 1 كيلوهرتز. وتكون مقاومة السلسلة المكافئة أصغر بكثير من مقاومة التيار المستمر، لذا فهي غير ذات صلة بحساب تيارات بدء التشغيل للمكثفات الفائقة أو تيارات الذروة الأخرى.

تحدد المقاومة الداخلية (R _{i)} العديد من خصائص المكثف الفائق، فهي تحد من تيارات الذروة للشحن والتفريغ، بالإضافة إلى أزمنة الشحن والتفريغ. وتؤدي المقاومة الداخلية (R _i ) والسعة (C) إلى تحديد الثابت الزمني. $\tau$

\tau =R_{\text{i}}\cdot C

يُحدد هذا الثابت الزمني زمن الشحن/التفريغ. على سبيل المثال، مكثف سعته 100 فاراد ومقاومته الداخلية 30 ملي أوم، له ثابت زمني قدره 0.03 × 100 = 3 ثوانٍ. بعد 3 ثوانٍ من الشحن بتيار لا يحده سوى المقاومة الداخلية، يكون المكثف قد اكتسب 63.2% من شحنته الكاملة (أو تم تفريغه إلى 36.8% من شحنته الكاملة).

تستغرق المكثفات القياسية ذات المقاومة الداخلية الثابتة حوالي 5 دقائق لشحنها بالكامل $\tau$ بما أن المقاومة الداخلية تزداد مع الشحن/التفريغ، فلا يمكن حساب الأوقات الفعلية باستخدام هذه الصيغة. لذا، يعتمد وقت الشحن/التفريغ على تفاصيل التصميم الفردية المحددة.

الحمل الحالي واستقرار الدورة

نظرًا لأن المكثفات الفائقة تعمل دون تكوين روابط كيميائية، فإن أحمال التيار، بما في ذلك الشحن والتفريغ وذروة التيار، لا تخضع لقيود التفاعلات الكيميائية. ويمكن أن يكون حمل التيار واستقرار الدورة أعلى بكثير مما هو عليه في البطاريات القابلة لإعادة الشحن. ولا يحد من أحمال التيار سوى المقاومة الداخلية، والتي قد تكون أقل بكثير من تلك الموجودة في البطاريات.

تؤدي المقاومة الداخلية "R _i " وتيارات الشحن/التفريغ أو تيارات الذروة "I" إلى توليد خسائر حرارية داخلية "P _loss " وفقًا لما يلي:

P_{\text{loss}}=R_{\text{i}}\cdot I^{2}

يجب إطلاق هذه الحرارة وتوزيعها على البيئة المحيطة للحفاظ على درجات حرارة التشغيل أقل من درجة الحرارة القصوى المحددة.

تُحدد الحرارة عمومًا عمر المكثف نظرًا لانتشار الإلكتروليت. يجب ألا تتجاوز الحرارة المتولدة من الأحمال الكهربائية 5 إلى 10 كلفن عند أعلى درجة حرارة محيطة (والتي لا تؤثر إلا تأثيرًا طفيفًا على العمر المتوقع). ولهذا السبب، تُحدد تيارات الشحن والتفريغ المُخصصة للتشغيل المتكرر بناءً على المقاومة الداخلية.

تشمل معايير الدورة المحددة في ظل الظروف القصوى تيار الشحن والتفريغ، ومدة النبضة، وترددها. وتُحدد هذه المعايير لنطاق درجة حرارة محدد وعلى كامل نطاق الجهد الكهربائي لفترة عمرية محددة. وقد تختلف هذه المعايير اختلافًا كبيرًا تبعًا لمزيج مسامية القطب الكهربائي، وحجم المسام، والإلكتروليت. وبشكل عام، يؤدي انخفاض حمل التيار إلى زيادة عمر المكثف وعدد دورات الشحن والتفريغ. ويمكن تحقيق ذلك إما عن طريق نطاق جهد كهربائي أقل أو عن طريق إبطاء عمليات الشحن والتفريغ. ^{[ 91 ]}

يمكن للمكثفات الفائقة (باستثناء تلك ذات الأقطاب الكهربائية البوليمرية) أن تدعم أكثر من مليون دورة شحن/تفريغ دون انخفاض ملحوظ في السعة أو زيادة في المقاومة الداخلية. إلى جانب قدرتها على تحمل أحمال تيار أعلى، تُعد هذه الميزة الثانية المهمة للمكثفات الفائقة مقارنةً بالبطاريات. ويعود هذا الاستقرار إلى مبدأي التخزين الكهروستاتيكي والكيميائي الكهربائي المزدوجين.

يمكن تجاوز تيارات الشحن والتفريغ المحددة بشكل ملحوظ عن طريق خفض التردد أو باستخدام نبضات منفردة. يمكن توزيع الحرارة المتولدة من نبضة واحدة على مدار الفترة الزمنية حتى حدوث النبضة التالية لضمان زيادة متوسطة طفيفة نسبيًا في الحرارة. يوفر "تيار ذروة الطاقة" هذا، لتطبيقات الطاقة في المكثفات الفائقة التي تزيد سعتها عن 1000 فاراد، تيار ذروة أقصى يبلغ حوالي 1000 أمبير. ^{[ 92 ]} تولد هذه التيارات العالية إجهادًا حراريًا عاليًا وقوى كهرومغناطيسية عالية قد تُلحق الضرر بوصلة القطب-المجمع، مما يستلزم تصميمًا وبناءً متينًا للمكثفات.

اعتماد سعة الجهاز ومقاومته على جهد التشغيل ودرجة الحرارة

لا تُعدّ خصائص الجهاز، كالسعة والمقاومة الابتدائية ومقاومة الحالة المستقرة، ثابتة، بل متغيرة وتعتمد على جهد تشغيل الجهاز. تزداد سعة الجهاز بشكل ملحوظ مع زيادة جهد التشغيل. على سبيل المثال، يمكن ملاحظة أن سعة جهاز سعته 100 فاراد تتغير بنسبة 26% عن أقصى قيمة لها على امتداد نطاق جهد التشغيل. ويُلاحظ اعتماد مماثل على جهد التشغيل في مقاومة الحالة المستقرة (R _ss ) والمقاومة الابتدائية (R _i ). ^{[ 93 ]} كما تتأثر خصائص الجهاز بدرجة حرارته. فمع تغير درجة حرارة الجهاز، سواءً أثناء التشغيل أو بتغير درجة الحرارة المحيطة، تتغير الخصائص الداخلية كالسعة والمقاومة. وتزداد سعة الجهاز مع ارتفاع درجة حرارة التشغيل. ^{[ 93 ]}

سعة الطاقة

مخطط راغون يوضح العلاقة بين القدرة النوعية والطاقة النوعية لمختلف المكثفات والبطاريات

تُشكل المكثفات الفائقة حلقة وصل بين المكثفات الإلكتروليتية عالية القدرة/منخفضة الطاقة والبطاريات القابلة لإعادة الشحن منخفضة القدرة/عالية الطاقة . وتُعطى الطاقة القصوى (W _max ) (معبرًا عنها بالجول ) التي يمكن تخزينها في المكثف بالصيغة التالية:

W_{\text{max}}={\frac {1}{2}}\cdot C_{\text{total}}\cdot V_{\text{loaded}}^{2}

تصف هذه الصيغة كمية الطاقة المخزنة، وتُستخدم غالبًا لوصف نجاحات الأبحاث الجديدة. مع ذلك، لا يتوفر للتطبيقات سوى جزء من الطاقة المخزنة، لأن انخفاض الجهد وثابت الزمن عبر المقاومة الداخلية يعنيان أن جزءًا من الشحنة المخزنة غير قابل للاستخدام. تنخفض كمية الطاقة الفعلية المُحققة (W _eff ) بمقدار فرق الجهد المستخدم بين V _{max} و V _min ، ويمكن تمثيلها كما يلي:

W_{\text{eff}}={\frac {1}{2}}\ C\cdot \ (V_{\text{max}}^{2}-V_{\text{min}}^{2})

تمثل هذه الصيغة أيضًا مكونات الجهد غير المتماثل للطاقة مثل مكثفات أيونات الليثيوم.

الطاقة النوعية والقدرة النوعية

تُسمى كمية الطاقة التي يمكن تخزينها في مكثف لكل وحدة كتلة من ذلك المكثف بالطاقة النوعية . تُقاس الطاقة النوعية وزنيًا (لكل وحدة كتلة ) بوحدة واط ساعة لكل كيلوغرام (Wh/kg).

تُسمى كمية الطاقة التي يمكن تخزينها في مكثف لكل وحدة حجم منه بكثافة الطاقة (وتُسمى أيضًا الطاقة النوعية الحجمية في بعض المراجع). تُقاس كثافة الطاقة حجميًا (لكل وحدة حجم) بوحدة واط-ساعة لكل لتر (Wh/L). ويمكن استخدام وحدات اللتر وdm³ ^{بشكل متبادل.}

اعتبارًا من عام 2013تتفاوت كثافة الطاقة التجارية على نطاق واسع، ولكنها تتراوح بشكل عام من حوالي 5 إلى8 واط/لتر . بالمقارنة، تبلغ كثافة الطاقة في وقود البنزين 32.4 ميجا جول/لتر أو9000 واط/لتر . ^{[ 94 ]} تتراوح الطاقة النوعية التجارية من حوالي 0.5 إلى15 واط/كجم . للمقارنة، يخزن مكثف إلكتروليتي من الألومنيوم عادةً من 0.01 إلىتبلغ سعتها 0.3 واط/كجم ، بينما تخزن بطارية الرصاص الحمضية التقليدية عادةً من 30 إلى40 واط/كجم وبطاريات الليثيوم أيون الحديثة من 100 إلى٢٦٥ واط/كغ . بالتالي، تستطيع المكثفات الفائقة تخزين طاقة تفوق طاقة المكثفات الإلكتروليتية من ١٠ إلى ١٠٠ ضعف، لكنها لا تخزن سوى عُشر طاقة البطاريات. وللمقارنة، تبلغ الطاقة النوعية للبنزين ٤٤.٤ ميغا جول/كغ أو12300 واط ساعة/كجم .

على الرغم من أن الطاقة النوعية للمكثفات الفائقة تُقارن بشكل إيجابي مع البطاريات، إلا أن المكثفات تتميز بميزة هامة تتمثل في القدرة النوعية . تُشير القدرة النوعية إلى سرعة توصيل الطاقة إلى الحمل (أو، عند شحن الجهاز، امتصاصها من المولد). تُحدد القدرة القصوى P _max قدرة ذروة التيار القصوى النظرية المستطيلة عند جهد معين. في الدوائر الحقيقية، لا تكون ذروة التيار مستطيلة الشكل، ويكون الجهد أقل بسبب انخفاض الجهد، لذا حدد معيار IEC 62391-2 قدرة فعالة أكثر واقعية P _eff للمكثفات الفائقة في تطبيقات الطاقة، وهي نصف القدرة القصوى، وتُعطى بالصيغ التالية :

P_{\text{eff}}={\frac {1}{8}}\cdot {\frac {V^{2}}{R_{i}}}

،

P_{\text{max}}={\frac {1}{4}}\cdot {\frac {V^{2}}{R_{i}}}

حيث V = الجهد المطبق و R _i ، المقاومة الداخلية للتيار المستمر للمكثف.

تمامًا مثل الطاقة النوعية، تُقاس القدرة النوعية إما وزنيًا بالكيلوواط لكل كيلوغرام (كيلوواط/كيلوغرام، القدرة النوعية) أو حجميًا بالكيلوواط لكل لتر (كيلوواط/لتر، كثافة القدرة). عادةً ما تكون القدرة النوعية للمكثفات الفائقة أكبر من 10 إلى 100 مرة من البطاريات، ويمكن أن تصل إلى 15 كيلوواط/كيلوغرام.

تُعدّ مخططات راغون أداةً قيّمةً لوصف مكونات تخزين الطاقة وتصوّرها، إذ تربط الطاقة بالقدرة النوعية. وباستخدام هذا المخطط، يُمكن بسهولة مقارنة موقع القدرة النوعية والطاقة النوعية لتقنيات التخزين المختلفة، كما هو موضح في المخطط. ^{[ 95 ]}^{[ 96 ]}

حياة

بما أن المكثفات الفائقة لا تعتمد على التغيرات الكيميائية في الأقطاب الكهربائية (باستثناء تلك ذات الأقطاب البوليمرية)، فإن عمرها الافتراضي يعتمد بشكل أساسي على معدل تبخر الإلكتروليت السائل. ويتأثر هذا التبخر عمومًا بدرجة الحرارة، وحمل التيار، وتردد دورات التيار، والجهد. يُولّد حمل التيار وتردد الدورات حرارة داخلية، لذا فإن درجة الحرارة المحددة للتبخر هي مجموع الحرارة المحيطة والحرارة الداخلية. ويمكن قياس هذه الدرجة كدرجة حرارة مركز المكثف. وكلما ارتفعت درجة حرارة المركز، زادت سرعة التبخر، وقصر عمر المكثف.

يؤدي التبخر عمومًا إلى انخفاض السعة وزيادة المقاومة الداخلية. ووفقًا للمعيار IEC/EN 62391-2، يُعتبر انخفاض السعة بأكثر من 30%، أو المقاومة الداخلية التي تتجاوز أربعة أضعاف مواصفاتها في ورقة البيانات، "أعطالًا ناتجة عن التآكل"، مما يعني أن المكون قد وصل إلى نهاية عمره الافتراضي. تكون المكثفات قابلة للتشغيل، ولكن بقدرات منخفضة. ويعتمد تأثير أي خلل في هذه المعايير على الأداء السليم على استخدام المكثفات.

عادةً ما تكون هذه التغييرات الكبيرة في المعايير الكهربائية المحددة في معيار IEC/EN 62391-2 غير مقبولة في تطبيقات الأحمال ذات التيار العالي. تستخدم المكونات التي تدعم أحمال التيار العالي حدودًا أصغر بكثير، مثل فقدان 20% من السعة أو ضعف المقاومة الداخلية. ^{[ 97 ]} يُعدّ هذا التعريف الأضيق مهمًا لمثل هذه التطبيقات، حيث تزداد الحرارة خطيًا مع زيادة المقاومة الداخلية، ويجب عدم تجاوز درجة الحرارة القصوى. قد تؤدي درجات الحرارة الأعلى من المحددة إلى تلف المكثف.

قد يصل العمر الافتراضي الفعلي للمكثفات الفائقة، والذي يُسمى أيضًا " عمر الخدمة " أو "العمر المتوقع" أو "عمر الحمل"، إلى 10 أو 15 عامًا أو أكثر عند درجة حرارة الغرفة. لا يمكن للمصنّعين اختبار هذه الفترات الطويلة، لذا يحددون العمر الافتراضي المتوقع للمكثف عند أقصى درجات الحرارة والجهد. تُذكر النتائج في جداول البيانات باستخدام الصيغة "مدة الاختبار (ساعات) / أقصى درجة حرارة (°مئوية)"، مثل "5000 ساعة / 65 درجة مئوية". باستخدام هذه القيمة، ومعادلات مستمدة من البيانات التاريخية، يمكن تقدير أعمار المكثفات الفائقة في ظروف درجات حرارة منخفضة.

يتم اختبار مواصفات العمر الافتراضي للمنتجات من قبل الشركات المصنعة باستخدام اختبار تقادم مُسرّع يُسمى "اختبار التحمل"، حيث يتم تعريض المنتج لأقصى درجة حرارة وجهد كهربائي خلال فترة زمنية محددة. ولضمان خلو المنتج من العيوب، لا يُسمح بحدوث أي تآكل أو عطل كامل خلال هذا الاختبار.

يمكن استخدام مواصفات العمر الافتراضي من جداول البيانات لتقدير العمر المتوقع لتصميم معين. وتُستخدم "قاعدة العشر درجات" المستخدمة للمكثفات الإلكتروليتية ذات الإلكتروليت غير الصلب في هذه التقديرات، ويمكن تطبيقها أيضًا على المكثفات الفائقة. تعتمد هذه القاعدة على معادلة أرهينيوس : وهي صيغة بسيطة لوصف اعتماد معدلات التفاعل على درجة الحرارة. فمقابل كل انخفاض قدره 10 درجات مئوية في درجة حرارة التشغيل، يتضاعف العمر الافتراضي المُقدَّر.

L_{x}=L_{0}\cdot 2^{\frac {T_{0}-T_{x}}{10}}

مع:

L _x = العمر المقدر
L ₀ = العمر الافتراضي المحدد
T ₀ = درجة حرارة المكثف المحددة العليا
T _x = درجة حرارة التشغيل الفعلية لخلية المكثف

وبحسابها بهذه الصيغة، فإن المكثفات المحددة بـ 5000 ساعة عند 65 درجة مئوية، يكون لها عمر افتراضي يقدر بـ 20000 ساعة عند 45 درجة مئوية.

يعتمد عمر البطارية أيضًا على جهد التشغيل، لأن تكوّن الغاز في الإلكتروليت السائل يتأثر بالجهد. فكلما انخفض الجهد، قلّ تكوّن الغاز، وزاد عمر البطارية. لا توجد معادلة عامة تربط الجهد بعمر البطارية. أما المنحنيات الموضحة في الصورة، والتي تعتمد على الجهد، فهي نتيجة تجريبية من إحدى الشركات المصنعة.

قد يكون العمر الافتراضي لتطبيقات الطاقة محدودًا أيضًا بحمل التيار أو عدد دورات التشغيل. ويجب أن يحدد المصنّع المعني هذا القيد، وهو يعتمد بشكل كبير على نوع الجهاز.

الخروج الذاتي

يؤدي تخزين الطاقة الكهربائية في الطبقة المزدوجة إلى فصل حاملات الشحنة داخل المسام بمسافات في نطاق الجزيئات. قد تحدث اضطرابات على هذه المسافة القصيرة، مما يؤدي إلى تبادل طفيف لحاملات الشحنة وتفريغ تدريجي. يُسمى هذا التفريغ الذاتي بتيار التسريب . يعتمد التسريب على السعة والجهد ودرجة الحرارة والاستقرار الكيميائي لمزيج القطب/الإلكتروليت. عند درجة حرارة الغرفة، يكون التسريب منخفضًا جدًا لدرجة أنه يُحدد بزمن التفريغ الذاتي بالساعات أو الأيام أو الأسابيع. على سبيل المثال، يُحدد مكثف باناسونيك "جولد كاباسيتور" بسعة 5.5 فولت/فاراد انخفاضًا في الجهد عند 20 درجة مئوية من 5.5 فولت إلى 3 فولت خلال 600 ساعة (25 يومًا أو 3.6 أسابيع) لمكثف ذي خلية مزدوجة. ^{[ 98 ]}

استرخاء الجهد بعد الشحن

لوحظ أنه بعد شحن أو تفريغ المكثف الكهربائي ثنائي الطبقة (EDLC)، ينحرف الجهد تدريجيًا مع مرور الوقت، ليعود إلى مستواه السابق. قد يستغرق هذا الانخفاض الملحوظ عدة ساعات، ويُعزى على الأرجح إلى ثوابت زمن الانتشار الطويلة للأقطاب المسامية داخل المكثف. ^{[ 93 ]}

قطبية

يشير الخط السالب الموجود على الغلاف العازل إلى طرف الكاثود للمكثف

بما أن الأقطاب الموجبة والسالبة (أو ببساطة القطب الموجب والقطب السالب، على التوالي) للمكثفات الفائقة المتناظرة مصنوعة من نفس المادة، فمن الناحية النظرية، لا تمتلك المكثفات الفائقة قطبية حقيقية ، ولا يحدث عطل كارثي عادةً. مع ذلك، فإن الشحن العكسي للمكثف الفائق يقلل من سعته، لذا يُنصح بالحفاظ على القطبية الناتجة عن تشكيل الأقطاب أثناء التصنيع. أما المكثفات الفائقة غير المتناظرة فهي قطبية بطبيعتها.

لا يمكن تشغيل المكثفات الزائفة والمكثفات الفائقة الهجينة ذات خصائص الشحنة الكهروكيميائية بقطبية معكوسة، مما يحول دون استخدامها في تشغيل التيار المتردد. ومع ذلك، لا ينطبق هذا القيد على المكثفات الفائقة ثنائية الطبقة الكهربائية (EDLC).

يشير الشريط الموجود في الغلاف العازل إلى الطرف السالب في المكون المستقطب.

في بعض المراجع، يُستخدم مصطلحا "المصعد" و"المهبط" بدلاً من "القطب السالب" و"القطب الموجب". قد يؤدي استخدام هذين المصطلحين لوصف الأقطاب في المكثفات الفائقة (وكذلك البطاريات القابلة لإعادة الشحن، بما في ذلك بطاريات الليثيوم أيون) إلى حدوث لبس، لأن القطبية تتغير تبعًا لما إذا كان المكون يُعتبر مولدًا للتيار أو مستهلكًا له. في الكيمياء الكهربائية، يرتبط المهبط والمصعد بتفاعلات الاختزال والأكسدة على التوالي. مع ذلك، في المكثفات الفائقة القائمة على سعة الطبقة المزدوجة الكهربائية، لا تحدث تفاعلات أكسدة أو اختزال على أي من القطبين. لذا، لا ينطبق مفهوما المهبط والمصعد.

مقارنة بين أنواع مختارة من المكثفات الفائقة التجارية

يُتيح تنوّع الأقطاب الكهربائية والإلكتروليتات المتاحة مجموعةً واسعةً من المكونات المناسبة لتطبيقاتٍ مختلفة. كما يُسهم تطوير أنظمة الإلكتروليتات ذات المقاومة المنخفضة، بالإضافة إلى الأقطاب الكهربائية ذات السعة الزائفة العالية، في توفير العديد من الحلول التقنية الأخرى.

يوضح الجدول التالي الاختلافات بين مكثفات الشركات المصنعة المختلفة من حيث نطاق السعة، وجهد الخلية، والمقاومة الداخلية (ESR، قيمة التيار المستمر أو المتردد)، والطاقة النوعية الحجمية والوزنية. في الجدول، تشير ESR إلى المكون ذي أعلى قيمة سعة من الشركة المصنعة المعنية. وبشكل عام، تُقسم المكثفات الفائقة إلى مجموعتين. تتميز المجموعة الأولى بقيم ESR عالية تبلغ حوالي 20 ملي أوم وسعة صغيرة نسبيًا تتراوح من 0.1 إلى 470 فاراد. تُعرف هذه المكثفات باسم "المكثفات ثنائية الطبقة" وتُستخدم في نسخ احتياطي للذاكرة أو تطبيقات مماثلة. أما المجموعة الثانية، فتتميز بسعة تتراوح من 100 إلى 10000 فاراد مع قيمة ESR أقل بكثير من 1 ملي أوم. هذه المكونات مناسبة لتطبيقات الطاقة. وقد قدم باندولفو وهولينكامب ^{[ 42 ] مقارنة بين بعض سلاسل المكثفات الفائقة من مختلف الشركات المصنعة وخصائصها البنائية المختلفة.}

في المكثفات التجارية ثنائية الطبقة، أو تحديدًا مكثفات الطبقة المزدوجة الكهربائية (EDLCs) التي يُخزَّن فيها الطاقة بشكل أساسي عن طريق سعة الطبقة المزدوجة، تُخزَّن الطاقة بتكوين طبقة كهربائية مزدوجة من أيونات الإلكتروليت على سطح الأقطاب الموصلة. ولأن مكثفات الطبقة المزدوجة الكهربائية لا تتقيد بحركية نقل الشحنة الكهروكيميائية للبطاريات، فإنها تستطيع الشحن والتفريغ بمعدل أعلى بكثير، مع عمر افتراضي يتجاوز مليون دورة. وتُحدَّد كثافة طاقة مكثف الطبقة المزدوجة الكهربائية بجهد التشغيل والسعة النوعية (فاراد/غرام أو فاراد/سم³ ⁾ لنظام القطب/الإلكتروليت. وترتبط السعة النوعية بمساحة السطح النوعية المتاحة للإلكتروليت، وسعة الطبقة المزدوجة البينية، وكثافة مادة القطب.

تعتمد المكثفات الكهربائية ثنائية الطبقة (EDLCs) التجارية على قطبين متناظرين مشبعين بإلكتروليتات تتكون من أملاح رباعي فلوروبورات رباعي إيثيل الأمونيوم في مذيبات عضوية. تعمل المكثفات الكهربائية ثنائية الطبقة الحالية التي تحتوي على إلكتروليتات عضوية عند جهد 2.7 فولت، وتصل كثافة طاقتها إلى حوالي 5-8 واط ساعة/كجم و7-10 واط ساعة/لتر. ترتبط السعة النوعية بمساحة السطح النوعية (SSA) المتاحة للإلكتروليت، وسعة الطبقة المزدوجة البينية، وكثافة مادة القطب. تُعد الصفائح القائمة على الجرافين مع مادة فاصلة مسامية بنية واعدة لزيادة مساحة السطح النوعية للإلكتروليت. ^{[ 99 ]}

المعايير

تختلف المكثفات الفائقة اختلافًا كبيرًا بحيث يصعب استبدالها ببعضها، لا سيما تلك ذات الطاقة النوعية العالية. وتتراوح تطبيقاتها من تيارات الذروة المنخفضة إلى العالية، مما يتطلب بروتوكولات اختبار موحدة. ^{[ 100 ]}

تم تحديد مواصفات الاختبار ومتطلبات المعلمات في المواصفات العامة IEC / EN 62391-1، مكثفات الطبقة المزدوجة الكهربائية الثابتة للاستخدام في المعدات الإلكترونية .

يحدد المعيار أربع فئات للتطبيقات، وفقًا لمستويات تيار التفريغ:

النسخ الاحتياطي للذاكرة
تُستخدم أنظمة تخزين الطاقة بشكل أساسي لتشغيل المحركات التي تتطلب تشغيلاً قصير الأمد.
الطاقة، واستهلاك الطاقة العالي للتشغيل لفترة طويلة،
طاقة فورية، للتطبيقات التي تتطلب وحدات تيار عالية نسبيًا أو تيارات ذروة تصل إلى عدة مئات من الأمبيرات حتى مع وقت تشغيل قصير

ثلاثة معايير أخرى تصف تطبيقات خاصة:

IEC 62391-2، مكثفات كهربائية مزدوجة الطبقة ثابتة للاستخدام في المعدات الإلكترونية - مواصفات تفصيلية فارغة - مكثفات كهربائية مزدوجة الطبقة لتطبيقات الطاقة
المعيار الدولي IEC 62576، مكثفات الطبقة المزدوجة الكهربائية للاستخدام في المركبات الكهربائية الهجينة. طرق اختبار الخصائص الكهربائية
BS/EN 61881-3، تطبيقات السكك الحديدية. معدات عربات السكك الحديدية. مكثفات إلكترونيات الطاقة. مكثفات كهربائية مزدوجة الطبقة

التطبيقات

تتميز المكثفات الفائقة بمزاياها في التطبيقات التي تتطلب كمية كبيرة من الطاقة لفترة قصيرة نسبيًا، أو عددًا كبيرًا جدًا من دورات الشحن والتفريغ، أو عمرًا أطول. تتراوح التطبيقات النموذجية من تيارات بالمللي أمبير أو طاقة بالمللي واط لبضع دقائق، إلى تيارات بعدة أمبيرات أو طاقة بمئات الكيلو واط لفترات أقصر بكثير.

لا تدعم المكثفات الفائقة تطبيقات التيار المتردد (AC).

الإلكترونيات الاستهلاكية

في التطبيقات ذات الأحمال المتقلبة، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي ، ونظام تحديد المواقع العالمي ، ومشغلات الوسائط المحمولة ، والأجهزة المحمولة باليد ، ^{[ 101 ]} وأنظمة الطاقة الكهروضوئية ، يمكن للمكثفات الفائقة أن تعمل على استقرار إمدادات الطاقة.

توفر المكثفات الفائقة الطاقة اللازمة لفلاشات التصوير في الكاميرات الرقمية ولمصابيح LED التي يمكن شحنها في فترات زمنية أقصر بكثير، على سبيل المثال ، 90 ثانية. ^{[ 102 ]}

بعض مكبرات الصوت المحمولة تعمل بواسطة مكثفات فائقة. ^{[ 103 ]}

يتميز مفك البراغي الكهربائي اللاسلكي المزود بمكثفات فائقة لتخزين الطاقة بنصف مدة تشغيل نموذج مماثل يعمل بالبطارية، ولكنه يُشحن بالكامل في 90 ثانية. ويحتفظ بنسبة 85% من شحنته بعد ثلاثة أشهر من عدم الاستخدام. ^{[ 104 ]}

توليد وتوزيع الطاقة

تخزين الطاقة في الشبكة

تُسبب العديد من الأحمال غير الخطية، مثل شواحن السيارات الكهربائية ، والسيارات الهجينة ، وأنظمة تكييف الهواء، وأنظمة تحويل الطاقة المتقدمة، تقلبات في التيار الكهربائي وتوافقيات. ^{[ 105 ]}^{[ 106 ]} وتُؤدي فروق التيار هذه إلى تقلبات غير مرغوب فيها في الجهد، وبالتالي تذبذبات في الطاقة على الشبكة. ^{[ 105 ]} ولا تُقلل تذبذبات الطاقة من كفاءة الشبكة فحسب، بل يُمكن أن تُسبب أيضًا انخفاضات في الجهد في ناقل الربط المشترك، وتقلبات كبيرة في التردد في جميع أنحاء النظام. وللتغلب على هذه المشكلة، يُمكن استخدام المكثفات الفائقة كواجهة بين الحمل والشبكة، لتكون بمثابة عازل بين الشبكة والطاقة النبضية العالية المسحوبة من محطة الشحن. ^{[ 107 ]}^{[ 108 ]}

تخزين الطاقة للأجهزة منخفضة الطاقة

دوار مزود بنظام ضبط زاوية ميل شفرات توربينات الرياح

توفر المكثفات الفائقة طاقة احتياطية أو طاقة إيقاف تشغيل طارئة للأجهزة منخفضة الطاقة مثل ذاكرة الوصول العشوائي ( RAM) وذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM ) ووحدات التحكم الدقيقة وبطاقات الكمبيوتر الشخصي . وهي المصدر الوحيد للطاقة لتطبيقات الطاقة المنخفضة مثل معدات قراءة العدادات الآلية (AMR) ^{[ 109 ]} أو لإشعارات الأحداث في الإلكترونيات الصناعية.

تعمل المكثفات الفائقة على تخزين الطاقة من وإلى البطاريات القابلة لإعادة الشحن ، مما يخفف من آثار انقطاعات التيار القصيرة وذروات التيار العالية. ولا تعمل البطاريات إلا أثناء الانقطاعات الطويلة، مثلاً في حالة انقطاع التيار الكهربائي الرئيسي أو تعطل خلية الوقود ، مما يطيل عمر البطارية.

يمكن تزويد أنظمة الطاقة غير المنقطعة (UPS) بالطاقة باستخدام المكثفات الفائقة، التي يمكنها استبدال مجموعات أكبر بكثير من المكثفات الإلكتروليتية. يقلل هذا المزيج من تكلفة الدورة الواحدة، ويوفر تكاليف الاستبدال والصيانة، ويتيح تصغير حجم البطارية، ويطيل عمرها. ^{[ 110 ]}^{[ 111 ]}^{[ 112 ]}

توفر المكثفات الفائقة طاقة احتياطية للمشغلات في أنظمة ضبط زاوية ميل شفرات توربينات الرياح ، بحيث يمكن تعديل زاوية ميل الشفرات حتى في حالة انقطاع التيار الكهربائي الرئيسي. ^{[ 113 ]}

تثبيت الجهد

تستطيع المكثفات الفائقة تثبيت تقلبات الجهد الكهربائي لخطوط نقل الطاقة من خلال عملها كمخمدات. وتُظهر أنظمة طاقة الرياح والطاقة الشمسية تقلبات في التيار الكهربائي ناتجة عن هبوب الرياح أو الغيوم، والتي تستطيع المكثفات الفائقة تخزينها مؤقتًا في غضون أجزاء من الثانية. ^{[ 114 ]}^{[ 115 ]}

الشبكات الدقيقة

تعتمد الشبكات الصغيرة عادةً على الطاقة النظيفة والمتجددة. إلا أن معظم هذا الإنتاج من الطاقة ليس ثابتًا على مدار اليوم، ولا يلبي الطلب في أغلب الأحيان. يمكن استخدام المكثفات الفائقة لتخزين الطاقة في الشبكات الصغيرة، حيث تُضخ الطاقة بشكل فوري عند ارتفاع الطلب وانخفاض الإنتاج مؤقتًا، كما تُستخدم لتخزين الطاقة في الظروف المعاكسة. وتُعد المكثفات الفائقة مفيدة في هذا السياق، لأن الشبكات الصغيرة تُنتج الطاقة بشكل متزايد بتيار مستمر، ويمكن استخدام المكثفات في تطبيقات التيار المستمر والتيار المتردد. تعمل المكثفات الفائقة بكفاءة عالية عند استخدامها مع البطاريات الكيميائية، حيث توفر مُخزنًا فوريًا للجهد لتعويض أحمال الطاقة سريعة التغير، وذلك بفضل معدل شحنها وتفريغها العالي من خلال نظام تحكم نشط. ^{[ 116 ]} بعد تخزين الجهد، يُمرر عبر عاكس لتزويد الشبكة بطاقة التيار المتردد. لا تستطيع المكثفات الفائقة توفير تصحيح التردد بهذه الطريقة مباشرةً في شبكة التيار المتردد. ^{[ 117 ]}^{[ 118 ]}

حصاد الطاقة

تُعدّ المكثفات الفائقة أجهزة تخزين طاقة مؤقتة مناسبة لأنظمة حصاد الطاقة . في هذه الأنظمة، تُجمع الطاقة من مصادر محيطة أو متجددة، مثل الحركة الميكانيكية أو الضوء أو المجالات الكهرومغناطيسية ، ثم تُحوّل إلى طاقة كهربائية في جهاز تخزين الطاقة . على سبيل المثال، ثبت أنه يمكن تخزين الطاقة المُجمّعة من مجالات الترددات الراديوية (باستخدام هوائي ترددات راديوية كدائرة تقويم مناسبة ) في مكثف فائق مطبوع. ثم استُخدمت الطاقة المُجمّعة لتشغيل دائرة متكاملة خاصة بالتطبيق ( ASIC ) لأكثر من 10 ساعات. ^{[ 119 ]}

البطاريات

بطارية UltraBattery هي بطارية هجينة قابلة لإعادة الشحن من نوع الرصاص الحمضي ومكثف فائق. يتكون تركيبها من قطب موجب قياسي لبطارية الرصاص الحمضية، ومحلول إلكتروليتي قياسي من حمض الكبريتيك، وقطب سالب مُعدّ خصيصًا من الكربون لتخزين الطاقة الكهربائية بسعة الطبقة المزدوجة . يُغيّر وجود قطب المكثف الفائق التركيب الكيميائي للبطارية، مما يوفر لها حماية كبيرة من التكلس عند استخدامها بمعدلات عالية وشحن جزئي، وهو نمط العطل الشائع لخلايا الرصاص الحمضية المنظمة بالصمامات المستخدمة بهذه الطريقة. تتميز الخلية الناتجة بخصائص تتجاوز خصائص كل من خلية الرصاص الحمضية والمكثف الفائق، مع تحسين معدلات الشحن والتفريغ، وعمر الدورة، والكفاءة، والأداء.

طبي

تُستخدم المكثفات الفائقة في أجهزة إزالة الرجفان حيث يمكنها توصيل 500 جول لصدم القلب وإعادته إلى إيقاع الجيوب الأنفية . ^{[ 120 ]}

جيش

تُتيح المقاومة الداخلية المنخفضة للمكثفات الفائقة إمكانية استخدامها في التطبيقات التي تتطلب تيارات عالية لفترات قصيرة. ومن أوائل استخداماتها تشغيل المحركات (خاصةً محركات الديزل) في الدبابات والغواصات. تعمل المكثفات الفائقة على تخزين طاقة البطارية، حيث تتحمل ذروات التيار القصيرة، مما يقلل من دورات الشحن والتفريغ ويطيل عمر البطارية. ومن التطبيقات العسكرية الأخرى التي تتطلب قدرة نوعية عالية: هوائيات الرادار ذات المصفوفة الطورية، ومصادر طاقة الليزر، والاتصالات اللاسلكية العسكرية، وشاشات وأجهزة إلكترونيات الطيران، والطاقة الاحتياطية لتشغيل الوسائد الهوائية، والصواريخ والقذائف الموجهة بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

ينقل

يتمثل أحد التحديات الرئيسية التي تواجه جميع وسائل النقل في خفض استهلاك الطاقة وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون._٢- الانبعاثات. يساعد استعادة طاقة الكبح (الكبح التجديدي) في كليهما. يتطلب ذلك مكونات قادرة على تخزين الطاقة وإطلاقها بسرعة على مدى فترات طويلة بمعدل دورة عالٍ. تلبي المكثفات الفائقة هذه المتطلبات، ولذلك تُستخدم في تطبيقات متنوعة في مجال النقل.

الطيران

^{في عام 2005 ،} اختارت شركة Diehl Luftfahrt Elektronik GmbH لأنظمة التحكم في الفضاء الجوي المكثفات الفائقة لتشغيل مشغلات الطوارئ للأبواب ومنزلقات الإخلاء المستخدمة في الطائرات ، بما في ذلك طائرة إيرباص 380. ^[¹¹³ ]

السكك الحديدية

يمكن استخدام المكثفات الفائقة لتكملة البطاريات في أنظمة بدء التشغيل في قاطرات السكك الحديدية التي تعمل بالديزل والمزودة بنظام نقل كهربائي ديزل . تستغل هذه المكثفات طاقة الكبح الناتجة عن التوقف التام، وتوفر التيار الأقصى اللازم لبدء تشغيل محرك الديزل وتسريع القطار، كما تضمن استقرار جهد الخط. وبحسب نمط القيادة، يمكن تحقيق توفير في الطاقة يصل إلى 30% من خلال استعادة طاقة الكبح. وقد شجع انخفاض تكاليف الصيانة واستخدام مواد صديقة للبيئة على اختيار المكثفات الفائقة. ^[¹²¹^]

آلات المصنع

تُستخدم رافعات جسرية هجينة متنقلة تعمل بالديزل والكهرباء، مزودة بإطارات مطاطية، لنقل وتكديس الحاويات داخل المحطة. يتطلب رفع الصناديق كميات كبيرة من الطاقة. يمكن استعادة جزء من هذه الطاقة أثناء خفض الحمولة، مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة. ^{[ 122 ]} تستخدم رافعة شوكية هجينة ثلاثية خلايا الوقود والبطاريات كمخزن أساسي للطاقة، ومكثفات فائقة لتخزين الطاقة الزائدة عن طريق تخزين طاقة الكبح. توفر هذه الرافعات طاقة قصوى تتجاوز 30 كيلوواط. يوفر النظام الهجين الثلاثي أكثر من 50% من الطاقة مقارنةً بأنظمة الديزل أو خلايا الوقود. ^{[ 123 ]} تنقل جرارات المحطات التي تعمل بالمكثفات الفائقة الحاويات إلى المستودعات. وهي توفر بديلاً اقتصاديًا وهادئًا وخاليًا من التلوث لجرارات المحطات التي تعمل بالديزل. ^{[ 124 ]}

السكك الحديدية الخفيفة

تُتيح المكثفات الفائقة إمكانية خفض استهلاك الطاقة، فضلاً عن استبدال خطوط النقل الهوائية في المناطق التاريخية بالمدينة، ما يُسهم في الحفاظ على التراث المعماري للمدينة. وقد يُتيح هذا النهج للعديد من خطوط السكك الحديدية الخفيفة الجديدة في المدن استبدال الأسلاك الهوائية التي تُعدّ مكلفة للغاية عند مدّها بالكامل.

في عام 2003، اعتمدت مدينة مانهايم نموذجًا أوليًا لمركبة قطار خفيف (LRV) يستخدم نظام MITRAC Energy Saver من شركة بومباردييه للنقل لتخزين طاقة الكبح الميكانيكي بواسطة وحدة مكثف فائق مثبتة على السطح. ^{[ 125 ]}^{[ 126 ]} تحتوي هذه الوحدة على عدة وحدات، كل منها مكونة من 192 مكثفًا بسعة 2700 فاراد/2.7 فولت، موصولة بثلاثة خطوط متوازية. ينتج عن هذه الدائرة نظام جهد 518 فولت بسعة طاقة 1.5 كيلوواط ساعة. للتسارع عند بدء التشغيل، يمكن لهذا النظام المدمج تزويد مركبة القطار الخفيف بقدرة 600 كيلوواط، ويمكنه قيادة المركبة لمسافة تصل إلى كيلومتر واحد دون الحاجة إلى خطوط تغذية علوية ، مما يُحسّن اندماجها في البيئة الحضرية. بالمقارنة مع مركبات القطار الخفيف التقليدية أو مركبات المترو التي تُعيد الطاقة إلى الشبكة، يوفر تخزين الطاقة المدمج ما يصل إلى 30% ويقلل من ذروة الطلب على الشبكة بنسبة تصل إلى 50%. ^{[ 127 ]}

تُستخدم المكثفات الفائقة لتزويد خط ترام باريس T3 بالطاقة في الأجزاء التي لا تحتوي على أسلاك علوية، ولاستعادة الطاقة أثناء الكبح.

في عام ٢٠٠٩، مكّنت المكثفات الفائقة قطارات النقل الخفيف من العمل في المنطقة التاريخية لمدينة هايدلبرغ دون أسلاك علوية، مما ساهم في الحفاظ على التراث المعماري للمدينة. بلغت تكلفة معدات المكثفات الفائقة ٢٧٠ ألف يورو إضافية لكل مركبة، وكان من المتوقع استرداد هذه التكلفة خلال السنوات الخمس عشرة الأولى من التشغيل. تُشحن المكثفات الفائقة في محطات التوقف عندما تكون المركبة في محطة توقف مُجدولة. في أبريل ٢٠١١، طلبت شركة راين-نيكار، المشغلة للنقل الإقليمي الألماني والمسؤولة عن هايدلبرغ، ١١ وحدة إضافية. ^[^١٢٨^]

في عام ٢٠٠٩، قامت شركتا ألستوم و RATP بتجهيز ترام من طراز سيتاديس بنظام تجريبي لاستعادة الطاقة يُسمى "ستيم". ^{[ ١٢٩ ]} يحتوي النظام على ٤٨ مكثفًا فائقًا مثبتًا على السطح لتخزين طاقة الكبح، مما يمنح خطوط الترام مستوى عالٍ من الاستقلالية في استهلاك الطاقة، حيث يُمكنها من العمل دون خطوط كهرباء علوية في أجزاء من مسارها، مع إعادة الشحن أثناء التوقف في محطات التوقف المجهزة بالكهرباء. خلال الاختبارات التي أُجريت بين محطتي بورت ديتالي وبورت دو شوازي على الخط T3 لشبكة الترام في باريس ، استهلك الترام طاقة أقل بنسبة ١٦٪ تقريبًا في المتوسط. ^{[ ١٣٠ ]}

في عام 2012، بدأت شركة النقل العام في جنيف اختبارات على عربة ترام خفيفة مزودة بوحدة مكثف فائق مثبتة على السقف لاستعادة طاقة الكبح. ^{[ 131 ]}

تقوم شركة سيمنز بتوريد أنظمة نقل بالسكك الحديدية الخفيفة معززة بالمكثفات الفائقة، والتي تتضمن وحدات تخزين متنقلة. ^{[ 132 ]}

سيتم تزويد خط مترو جزيرة هونغ كونغ الجنوبية بوحدتين لتخزين الطاقة بقدرة 2 ميغاواط، ومن المتوقع أن يقلل ذلك من استهلاك الطاقة بنسبة 10%. ^{[ 133 ]}

في أغسطس/آب 2012، عرضت شركة تشوتشو للقطارات الكهربائية الصينية نموذجًا أوليًا لقطار مترو خفيف مكون من عربتين، مزود بوحدة مكثف فائق مثبتة على السطح. يستطيع القطار السير لمسافة تصل إلى كيلومترين لاسلكيًا، ويُعاد شحنه في غضون 30 ثانية في المحطات عبر وحدة التقاط أرضية. وادعى المورد أن هذه القطارات قابلة للاستخدام في 100 مدينة صينية صغيرة ومتوسطة الحجم. ^{[ 134 ]} وكان من المقرر تشغيل سبعة ترام (عربات شوارع) تعمل بالمكثفات الفائقة في عام 2014 في مدينة قوانغتشو الصينية. تُعاد شحن المكثفات الفائقة في غضون 30 ثانية بواسطة جهاز موضوع بين القضبان، مما يُمكّن الترام من السير لمسافة تصل إلى 4 كيلومترات (2.5 ميل) . ^[¹³⁵^] اعتبارًا من عام 2017، تُستخدم مركبات تشوتشو المزودة بالمكثفات الفائقة أيضًا في نظام ترام نانجينغ الجديد، وتخضع حاليًا لتجارب في ووهان . ^[¹³⁶^]

في عام 2012، في مدينة ليون (فرنسا)، بدأت إدارة النقل العام في ليون ( SYTRAL ) تجارب نظام "تجديد جانب الطريق" الذي بنته مجموعة Adetel التي طورت نظامها الخاص لتوفير الطاقة المسمى "NeoGreen" لقطارات النقل الخفيف والقطارات السريعة ومترو الأنفاق. ^{[ 137 ]}

في عام 2014 بدأت الصين باستخدام الترام الذي يعمل بمكثفات فائقة يتم إعادة شحنها في 30 ثانية بواسطة جهاز موضوع بين القضبان، لتخزين الطاقة اللازمة لتشغيل الترام لمسافة تصل إلى 4 كيلومترات - وهو أكثر من كافٍ للوصول إلى المحطة التالية، حيث يمكن تكرار الدورة.

في عام 2015، أعلنت شركة ألستوم عن نظام SRS، وهو نظام لتخزين الطاقة يقوم بشحن المكثفات الفائقة الموجودة على متن الترام عبر قضبان موصلة أرضية تقع عند محطات الترام. يتيح هذا النظام تشغيل الترام لمسافات قصيرة دون الحاجة إلى خطوط علوية. ^{[ 138 ]} وقد رُوِّج لهذا النظام كبديل لنظام تزويد الطاقة الأرضية (APS) التابع للشركة، أو يمكن استخدامه بالتزامن معه، كما هو الحال في شبكة VLT في ريو دي جانيرو ، البرازيل، التي افتُتحت عام 2016. ^{[ 139 ]}

كما توفر شركة CAF المكثفات الفائقة في عربات الترام Urbos 3 الخاصة بها في شكل نظام ACR الخاص بها . ^{[ 140 ]}

الحافلات

زعمت شركة ماكسويل تكنولوجيز ، وهي شركة أمريكية لتصنيع المكثفات الفائقة، أن أكثر من 20000 حافلة هجينة تستخدم هذه الأجهزة لزيادة التسارع، وخاصة في الصين.

ظهرت أول حافلة كهربائية هجينة مزودة بمكثفات فائقة في أوروبا عام 2001 في نورمبرغ ، ألمانيا. كانت هذه الحافلة، التي أطلقت عليها شركة MAN اسم "Ultracapbus"، قد خضعت لاختبارات تشغيلية فعلية خلال عامي 2001 و2002. زُوّدت الحافلة التجريبية بمحرك ديزل-كهربائي مُدمج مع مكثفات فائقة. تكوّن النظام من 8 وحدات Ultracap ، كل منها بجهد 80 فولت، وتحتوي على 36 مُكوّنًا. كان النظام يعمل بجهد 640 فولت، ويمكن شحنه وتفريغه بتيار 400 أمبير. بلغت سعته 0.4 كيلوواط ساعة، ووزنه 400 كيلوغرام.

استعادت المكثفات الفائقة طاقة الكبح ووفرت طاقة بدء التشغيل. وانخفض استهلاك الوقود بنسبة تتراوح بين 10 و15% مقارنةً بمركبات الديزل التقليدية. وشملت المزايا الأخرى انخفاض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون._{انبعاثات أقل} ، تشغيل هادئ للمحرك بدون انبعاثات، اهتزاز أقل وتكاليف صيانة مخفضة.^{[ 141 ]}^{[ 142 ]}

اعتبارًا من عام 2002في مدينة لوزيرن بسويسرا ، تم اختبار أسطول من الحافلات الكهربائية يُدعى TOHYCO-Rider. ويمكن إعادة شحن المكثفات الفائقة عبر شاحن طاقة عالي السرعة يعمل بالحث اللاسلكي بعد كل دورة نقل، في غضون 3 إلى 4 دقائق. ^{[ 143 ]}

في أوائل عام 2005، اختبرت شنغهاي نوعًا جديدًا من الحافلات الكهربائية يُسمى "كابابوس" ، يعمل بدون أسلاك كهربائية (تشغيل بدون أسلاك علوية)، باستخدام مكثفات فائقة كبيرة مُدمجة تُشحن جزئيًا عند توقف الحافلة (تحت ما يُسمى بالمظلات الكهربائية)، وتُشحن بالكامل في المحطة النهائية . في عام 2006، بدأ خطان تجاريان للحافلات باستخدام "الكابابوس"، أحدهما هو الخط رقم 11 في شنغهاي. وقُدِّر أن حافلة المكثفات الفائقة أرخص من حافلة بطاريات الليثيوم أيون، وأن إحدى حافلاتها تُكلِّف عُشر تكلفة الطاقة لحافلة تعمل بالديزل، مع توفير في الوقود طوال عمرها الافتراضي يصل إلى 200,000 دولار أمريكي. ^{[ 144 ]}

كشفت جامعة غلامورغان في ويلز عام 2008 عن حافلة كهربائية هجينة تُسمى "ترايبريد" لاستخدامها في نقل الطلاب. وتعمل هذه الحافلة بوقود الهيدروجين أو الخلايا الشمسية والبطاريات والمكثفات الفائقة. ^[¹⁴⁵^]^[¹⁴⁶^]

سباق السيارات

اقترح الاتحاد الدولي للسيارات (FIA) ، الهيئة المنظمة لسباقات السيارات، في إطار تنظيم أنظمة نقل الحركة لسباقات الفورمولا 1، الإصدار 1.3 بتاريخ 23 مايو 2007، إصدار مجموعة جديدة من لوائح أنظمة نقل الحركة تتضمن نظام دفع هجين بقدرة دخل وخرج تصل إلى 200 كيلوواط، باستخدام "بطاريات فائقة" مصنوعة من بطاريات ومكثفات فائقة موصولة على التوازي ( نظام استعادة الطاقة الحركية KERS ). ^{[ 147 ]}^{[ 148 ]} ويمكن الوصول إلى كفاءة نقل طاقة تصل إلى 20% باستخدام نظام KERS. وتستخدم سيارة تويوتا TS030 الهجينة من فئة LMP1، وهي سيارة سباق طُوّرت وفقًا لقواعد لومان النموذجية ، نظام دفع هجينًا مزودًا بمكثفات فائقة. ^{[ 149 ]}^{[ 150 ]} في سباق لومان 24 ساعة لعام 2012، تأهلت سيارة TS030 بأسرع لفة بفارق 1.055 ثانية فقط (3:24.842 مقابل 3:23.787) ^{[ 151 ]} عن أسرع سيارة، وهي أودي R18 e-tron quattro المزودة بنظام تخزين طاقة دولاب الموازنة . وقد ساهمت مكونات المكثف الفائق ودولاب الموازنة، التي تُسهم قدرتها على الشحن والتفريغ السريع في كلٍ من الكبح والتسارع، في جعل سيارتي أودي وتويوتا الهجينتين الأسرع في السباق. وفي سباق لومان 2012، انسحبت سيارتا TS030 المتنافستان، إحداهما كانت في الصدارة لجزء من السباق، لأسباب لا علاقة لها بالمكثفات الفائقة. وقد فازت سيارة TS030 بثلاثة من أصل ثمانية سباقات في موسم بطولة العالم للتحمل التابعة للاتحاد الدولي للسيارات لعام 2012 . في عام 2014، استخدمت سيارة تويوتا TS040 الهجينة مكثفًا فائقًا لإضافة 480 حصانًا من محركين كهربائيين. ^{[ 135 ]} وفي عام 2024، قدمت سلسلة سباقات إندي كار نظام طاقة هجينًا يتكون من 20 مكثفًا فائقًا. ^{[ 152 ]}

المركبات الكهربائية الهجينة

تُعدّ تركيبات المكثفات الفائقة/البطاريات في المركبات الكهربائية والهجينة موضوعًا لدراسات مستفيضة. ^{[ 100 ]}^{[ 153 ]}^{[ 154 ]} وقد أُشير إلى إمكانية خفض استهلاك الوقود بنسبة تتراوح بين 20 و60% من خلال استعادة طاقة الكبح في المركبات الكهربائية أو الهجينة. وتُعدّ قدرة المكثفات الفائقة على الشحن بسرعة تفوق سرعة البطاريات، وخصائصها الكهربائية المستقرة، ونطاق درجات حرارتها الأوسع، وعمرها الأطول، من العوامل الملائمة، إلا أن وزنها وحجمها، وتكلفتها العالية، تُقلّل من هذه المزايا.

انخفاض الطاقة النوعية للمكثفات الفائقة يجعلها غير مناسبة للاستخدام كمصدر طاقة مستقل للقيادة لمسافات طويلة. ^{[ 155 ]} يبلغ تحسين كفاءة استهلاك الوقود بين استخدام المكثفات والبطاريات حوالي 20%، وهو متاح فقط للرحلات القصيرة. أما في القيادة لمسافات طويلة، فتنخفض هذه الميزة إلى 6%. المركبات التي تجمع بين المكثفات والبطاريات لا تزال تجريبية. ^{[ 156 ]}

اعتبارًا من عام 2013طوّرت جميع شركات تصنيع السيارات الكهربائية والهجينة نماذج أولية تستخدم المكثفات الفائقة بدلاً من البطاريات لتخزين طاقة الكبح بهدف تحسين كفاءة نظام الدفع. يُذكر أن مازدا 6 كانت أول سيارة إنتاجية تستخدم المكثفات الفائقة لاستعادة طاقة الكبح. يُعرف هذا النظام باسم i-eloop، حيث يخزن الطاقة في مكثف فائق أثناء التباطؤ ويستخدمها لتشغيل الأنظمة الكهربائية الداخلية بينما يتوقف المحرك بواسطة نظام الإيقاف والتشغيل. يُزعم أن الكبح المتجدد يقلل استهلاك الوقود بنحو 10%. ^[¹⁵⁷^] تستخدم سيارة تويوتا ياريس هايبرد-آر الاختبارية مكثفًا فائقًا لتوفير دفعات من الطاقة. قامت مجموعة بيجو سيتروين بتزويد بعض سياراتها بمكثفات فائقة كجزء من نظام الإيقاف والتشغيل الموفر للوقود، مما يسمح ببدء تشغيل أسرع عند تحول إشارة المرور إلى اللون الأخضر. ^[¹³⁵^] كانت سلسلة سيارات يو-كارز الروسية من طراز إي-موبايل سيارةً نموذجيةً هجينةً متعددة الاستخدامات، تعمل بمحرك دوار يعمل بالبنزين ومولد كهربائي لتشغيل محركات الجر. ويقوم مكثف فائق ذو سعة منخفضة نسبيًا باستعادة طاقة الكبح لتشغيل المحرك الكهربائي عند التسارع من وضع التوقف. ^[¹⁵⁸^]

الجندول

في مدينة زيل أم سي النمساوية ، يربط تلفريك المدينة بجبل شميتنهوه . تعمل عربات التلفريك أحيانًا على مدار الساعة، مستخدمةً الكهرباء للإضاءة وفتح الأبواب والاتصالات. الوقت الوحيد المتاح لإعادة شحن البطاريات في المحطات هو خلال فترات قصيرة جدًا لصعود ونزول الركاب، وهي فترة لا تكفي لإعادة شحن البطاريات. توفر المكثفات الفائقة شحنًا سريعًا، وعددًا أكبر من دورات الشحن والتفريغ، وعمرًا أطول من البطاريات. أما خط طيران الإمارات (التلفريك) ، المعروف أيضًا باسم تلفريك نهر التايمز، فهو خط تلفريك بطول كيلومتر واحد (0.62 ميل) في لندن ، المملكة المتحدة ، يعبر نهر التايمز من شبه جزيرة غرينتش إلى الأحواض الملكية . تم تجهيز العربات بنظام معلومات وترفيه حديث، يعمل بواسطة المكثفات الفائقة. ^[¹⁵⁹^]^[¹⁶⁰^]

تقنيات مساعدة المكثفات الفائقة (SCA)

خلال العقدين الماضيين (2005-2025)، ظهرت فئة جديدة من تطبيقات المكثفات الفائقة تُعرف بتقنيات المكثفات الفائقة المساعدة (SCA)، استنادًا إلى الأبحاث التي أُجريت في جامعة وايكاتو في هاميلتون، نيوزيلندا. تشمل هذه الفئة من تقنيات SCA ^{[ 161 ]}^{[ 162 ]}^{[ 163 ]} أنواعًا فريدة من محولات التيار المستمر، وأنظمة الحماية من الصواعق، وقواطع دوائر التيار المستمر، والأجهزة التي تعمل بالتيار المستمر مثل الأجهزة المنزلية البيضاء وغيرها. وقد تُوِّجت هذه التقنيات، التي طوّرها فريق أبحاث إلكترونيات الطاقة في وايكاتو (WaiPER) بقيادة البروفيسور نيهال كولاراتنا ، بالعديد من براءات الاختراع ^{[ 164 ]}^{[ 165 ]}^{[ 166 ]} ، والمنشورات البحثية ^{[ 167 ]}^{[ 168 ]}^{[ 169 ]}^{[ 170 ]}^{[ 161 ]}^{[ 171 ]}^{[ 162 ]} ، وبعض المنتجات التجارية ^{[ 172 ]} مثل سلسلة Prodigy 8.

يُعد منظم الجهد المنخفض ذو التسرب المدعوم بالمكثفات الفائقة (SCALDO) ^{[ 166 ]}^{[ 161 ]}^{[ 173 ]}^{[ 174 ]} أول تقنية ناجحة لتحويل الطاقة ضمن عائلة المكثفات الفائقة. أما ماص التيار الزائد المدعوم بالمكثفات الفائقة (SCASA) فهو أول تقنية لحماية التيار الزائد تعتمد على المكثفات الفائقة ^{[ 164 ]،} وقد تم تسويقها تجاريًا من قبل شركة Thor Technologies في بيرث، أستراليا. وتُعد تقنية مصابيح LED المدعومة بالمكثفات الفائقة (SCALED) تقنية إضاءة عالية الكفاءة تعمل بالتيار المستمر، وموجهة للمباني المستقبلية التي تعمل بشبكة التيار المستمر. ^{[ 175 ]}^{[ 162 ]} ومع تطور أنظمة التيار المستمر القائمة على الشبكات الدقيقة، تم تطوير تقنية قاطع الدائرة الكهربائية للتيار المستمر القائمة على مضخة الطاقة العابرة (SCATEP) مؤخرًا. ^{[ 176 ]}

تعتمد تقنيات SCA على مفهوم نظري جديد فريد من نوعه تم نشره الآن باسم إدارة خسائر SCA (SCALoM) ^{[ 177 ]}^{[ 162 ]}^{[ 178 ]} وهذه العائلة الجديدة من محولات الطاقة وأنظمة الحماية تهدف إلى شبكات التيار المستمر الصغيرة المستقبلية، والمنازل التي تعمل بالتيار المستمر، والأجهزة التي تعمل بالتيار المستمر والتي تعتمد على الطاقة المتجددة.

التطورات

اعتبارًا من عام 2013حققت المكثفات الفائقة التي تعمل ببطاريات الليثيوم أيون والمتوفرة تجارياً أعلى طاقة نوعية وزنية حتى الآن، حيث وصلت إلى 15 واط ساعة/كجم ((54 كيلوجول/كيلوجرام ). يركز البحث على تحسين الطاقة النوعية، وتقليل المقاومة الداخلية، وتوسيع نطاق درجة الحرارة، وزيادة العمر الافتراضي، وخفض التكاليف. ^{[ 21 ]} تشمل المشاريع أقطابًا كهربائية ذات أحجام مسام مصممة خصيصًا، ومواد طلاء أو تطعيم ذات سعة زائفة، وإلكتروليتات محسّنة.

الإعلانات
تطوير	تاريخ	الطاقة النوعية ^[أ]	القدرة النوعية	دورات	السعة	ملحوظات
صفائح الجرافين المضغوطة عن طريق الضغط الشعري لسائل متطاير ^{[ 179 ]}	2013	60 واط /لتر				أدى دمج الإلكتروليت على نطاق دون النانومتر إلى إنشاء شبكة نقل أيوني مستمرة.
أقطاب كهربائية من أنابيب الكربون النانوية المحاذية عموديًا ^{[ 9 ]}^{[ 180 ]}	2007 2009 2013	13.50 واط ساعة / كجم	37.12 واط / غرام	300,000		الإدراك الأول ^{[ 181 ]}
صفائح الجرافين المنحنية ^{[ 59 ]}^{[ 60 ]}	2010	85.6 واط ساعة / كجم			550 فهرنهايت / غرام	طبقات أحادية من صفائح الجرافين المنحنية التي لا تتراص وجهاً لوجه، تشكل مسامات متوسطة الحجم يمكن الوصول إليها وترطيبها بواسطة الإلكتروليتات الأيونية الصديقة للبيئة عند جهد يصل إلى4 فولت .
أكسيد الجرافيت المعاد هيكلته بواسطة KOH ^{[ 182 ]}^{[ 183 ]}	2011	85 واط ساعة / كجم		أكثر من 10000	200 فهرنهايت / غرام	أعاد هيدروكسيد البوتاسيوم هيكلة الكربون لتكوين شبكة مسامية ثلاثية الأبعاد
الكربون المنشط القائم على الجرافين كأقطاب كهربائية للمكثفات الفائقة ذات المسام الكبيرة والمتوسطة ^{[ 184 ]}	2013	74 واط ساعة / كجم				هياكل مسامية ثلاثية الأبعاد في الكربون المشتق من الجرافين، حيث يتم دمج المسام المتوسطة في هياكل مسامية كبيرة ذات مساحة سطح تبلغ3290 م² ^/ غ
البوليمر المترافق ذو المسام الدقيقة ^{[ 185 ]}^{[ 186 ]}	2011	53 واط ساعة / كجم		10000		إطار دقيق المسام مترافق π مندمج مع أزا
قطب كهربائي مركب من أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار ^{[ 187 ]}	2011		990 واط / كجم			بنية مسامية متوسطة وكبيرة مصممة خصيصًا تحمل المزيد من الإلكتروليت، مما يضمن سهولة نقل الأيونات
رقائق نانوية من هيدروكسيد النيكل على قطب كهربائي مركب من أنابيب الكربون النانوية ^{[ 188 ]}	2012	50.6 واط ساعة / كجم			3300 فهرنهايت / غرام	مكثف فائق غير متماثل يستخدم قطب Ni(OH) _₂ /CNT/NF كقطب موجب، مُجمّع مع قطب سالب من الكربون المنشط (AC)، ويحقق جهد خلية قدره 1.8 فولت.
بطارية هجينة نانوية ذات قطب كهربائي ^{[ 80 ]}	2012	40 واط /لتر	7.5 واط / لتر	10000		لي₄ تيرابايت₅ O₁₂ (LTO) المترسب على أنود من ألياف الكربون النانوية (CNF) وكاثود من الكربون المنشط
تم ترسيب نيكل كوبالتيت على هلام هوائي من الكربون المسامي ^{[ 50 ]}	2012	53 واط ساعة / كجم	2.25 واط / كجم		1700 فهرنهايت / غرام	نيكل كوبالتيت، مادة فائقة السعة منخفضة التكلفة وصديقة للبيئة
رقائق نانوية متداخلة بثاني أكسيد المنغنيز ^{[ 189 ]}	2013	110 واط ساعة / كجم			1000 فهرنهايت / غرام	عملية كيميائية كهربائية رطبة أدخلت أيونات الصوديوم (Na+) في أكسيد المنغنيز (MnO)._{طبقتان بينيتان} . تُظهر الأقطاب الكهربائية النانوية انتشارًا أيونيًا أسرع مع قمم أكسدة واختزال محسّنة.
قطب كهربائي من الجرافين المسامي ثلاثي الأبعاد ^{[ 190 ]}	2013	98 واط ساعة / كجم			231 فهرنهايت / غرام	صفائح غرافين أحادية الطبقة مجعدة بحجم بضعة نانومترات، مع وجود بعض الروابط التساهمية على الأقل.
المكثفات الفائقة الدقيقة المستوية القائمة على الجرافين لتخزين الطاقة على الرقاقة ^{[ 191 ]}	2013	2.42 واط ساعة / لتر				ترشيح خط الرقاقة
مكثفات نانوية ^{[ 192 ]}^{[ 193 ]}	2014				27.5 ميكروفاراد سم ⁻²	الأقطاب الكهربائية: Ru _0.95 O ₂^0.2– العازل الكهربائي: Ca ₂ Nb ₃ O ₁₀^–. عمليات تصنيع تعتمد على المحلول في درجة حرارة الغرفة. السماكة الكلية أقل من 30 نانومتر.
LSG/ثاني أكسيد المنغنيز ^{[ 194 ]}	2015	42 واط/لتر	10 كيلوواط/لتر	10000		بنية غرافين ثلاثية الأبعاد محفورة بالليزر (LSG) لتحسين التوصيلية والمسامية ومساحة السطح. يبلغ سمك الأقطاب الكهربائية حوالي 15 ميكرون.
الجرافين المستحث بالليزر / الإلكتروليت الصلب ^{[ 195 ]}^{[ 196 ]}	2015		0.02 مللي أمبير/ ^سم²		9 ملي فاراد/ ^سم²	يتحمل الانثناء المتكرر.
أسلاك نانوية من أكسيد التنجستن الثلاثي (WO3 ₎ وأسلاك نانوية ثنائية الأبعاد مغلفة بأغلفة من ثنائي الكالكوجينيد المعدني الانتقالي ، ثنائي كبريتيد التنجستن ( _WS2 ) ^{[ 197 ]}^{[ 198 ]}	2016	~100 واط/لتر	1 كيلوواط/لتر	30,000		أغلفة ثنائية الأبعاد تحيط بالأسلاك النانوية

^{يتطلب البحث} في مواد الأقطاب الكهربائية قياس المكونات الفردية، مثل القطب الكهربائي أو نصف الخلية.^{[ 199 ]} باستخدام قطب كهربائي مضاد لا يؤثر على القياسات، يمكن الكشف عن خصائص القطب الكهربائي محل الاهتمام فقط. تبلغ الطاقة النوعية والقدرة النوعية للمكثفات الفائقة الحقيقية حوالي ثلث كثافة الأقطاب الكهربائية.

سوق

اعتبارًا من عام 2016تبلغ مبيعات المكثفات الفائقة في جميع أنحاء العالم حوالي 400 مليون دولار أمريكي. ^{[ 200 ]}

نما سوق البطاريات (بحسب تقديرات شركة فروست آند سوليفان ) من 47.5 مليار دولار أمريكي (76.4% منها، أي 36.3 مليار دولار أمريكي، كانت بطاريات قابلة لإعادة الشحن) إلى 95 مليار دولار أمريكي. ^{[ 201 ]} ولا يزال سوق المكثفات الفائقة سوقًا متخصصًا صغيرًا لا يواكب نمو منافسه الأكبر.

في عام 2016، توقعت شركة IDTechEx أن تنمو المبيعات من 240 مليون دولار إلى 2 مليار دولار بحلول عام 2026، بزيادة سنوية تبلغ حوالي 24%. ^{[ 202 ]}

بلغت تكلفة المكثفات الفائقة في عام 2006 ما يعادل 0.01 دولار أمريكي لكل فاراد أو 2.85 دولار أمريكي لكل كيلوجول، وانخفضت في عام 2008 إلى أقل من 0.01 دولار أمريكي لكل فاراد، وكان من المتوقع أن تنخفض أكثر على المدى المتوسط. ^{[ 203 ]}

انظر أيضاً

كابا مركبة - نوع مركبة النقل صفحات تعرض أوصافًا مختصرة لوجهات إعادة التوجيه
أنواع المكثفات - أساليب تصنيع الأجهزة الإلكترونية
البوليمر المسامي المترافق – نوع من المواد المسامية
بطارية السيارة الكهربائية – بطارية قابلة لإعادة الشحن تُستخدم في المركبات
تخزين الطاقة باستخدام دولاب الموازنة – طريقة لتخزين الطاقة
قائمة التقنيات الناشئة – تقنيات جديدة قيد التطوير النشط
مكثف أيون الليثيوم – نوع هجين من المكثفات
مصباح يدوي يعمل بالطاقة الميكانيكية – مصباح يدوي يعمل بالطاقة البشرية
الزهرة النانوية – مركب ينتج عنه تكوينات تشبه الزهور عند رؤيتها بالمجهر

مراجع

^ هاجستروم ، فريدريك. ديلسينج ، جيركر (27 نوفمبر 2018). “تخزين طاقة إنترنت الأشياء – توقعات” . حصاد الطاقة وأنظمتها . 5 ( 3– 4): 43– 51. دوى : 10.1515/ehs-2018-0010 .
↑ بوينو، باولو ر. (28 فبراير 2019). "الأصول النانوية لظواهر السعة الفائقة". مجلة مصادر الطاقة . 414 : 420-434 . Bibcode : 2019JPS...414..420B . doi : 10.1016/j.jpowsour.2019.01.010 . hdl : 11449/190051 .
↑ طهراني، ز.؛ توماس، د.ج.؛ كوروتشكينا، ت.؛ فيليبس، س.و.؛ لوبو، د.؛ ليتيمكي، س.؛ أوماني، ج.؛ جيثين، د.ت. (2 يناير 2017). "تقنية المكثفات الفائقة المطبوعة ذات المساحة الكبيرة لتخزين الطاقة الخضراء المنزلية منخفضة التكلفة" . الطاقة . 118 : 1313-1321 . Bibcode : 2017Ene...118.1313T . doi : 10.1016/j.energy.2016.11.019 .
↑ دليل ليندن للبطاريات، الطبعة الرابعة . ماكجرو هيل للتعليم. ٢١ يناير ٢٠٢٤. رقم ISBN 978-0-07-162421-3.
↑ US 2800616 ، بيكر، هاواي، "مكثف إلكتروليتي منخفض الجهد"، صدر في 23 يوليو 1957 .
↑ هو، ج.؛ جو، ت. ر.؛ بوغز، س. (يناير 2010). "مقدمة تاريخية لتكنولوجيا المكثفات". مجلة IEEE للعزل الكهربائي . 26 (1): 20-25 . Bibcode : 2010IEIM...26a..20H . doi : 10.1109/mei.2010.5383924 .
↑ نبذة تاريخية عن المكثفات الفائقة، خريف 2007، مجلة تكنولوجيا البطاريات وتخزين الطاقة . مؤرشف في 6 يناير 2014 على موقع Wayback Machine .
↑ US 3288641 ، رايتمير، روبرت أ.، "جهاز تخزين الطاقة الكهربائية"، صدر في 29 نوفمبر 1966 .
1 2 3 4 5 ج. ج. شيندال، تغيير المكثفات الفائقة، مجلة IEEE Spectrum، نوفمبر 2007.
↑ US 3536963 ، Boos، DL، "مكثف إلكتروليتي يحتوي على أقطاب معجون الكربون"، صدر في 27 أكتوبر 1970 .
1 2 3 4 5 6 كونواي، برايان إيفانز (1999)، المكثفات الفائقة الكهروكيميائية: الأسس العلمية والتطبيقات التكنولوجية (بالألمانية)، برلين، ألمانيا: سبرينغر ، الصفحات 1-8 ، ISBN 978-0-306-45736-4
1 2 كونواي، برايان إيفانز (مايو 1991). "الانتقال من سلوك 'المكثف الفائق' إلى سلوك 'البطارية' في تخزين الطاقة الكهروكيميائية" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 138 (6): 1539-1548 . Bibcode : 1991JElS..138.1539C . doi : 10.1149/1.2085829 .
↑ باناسونيك، مكثف الطبقة المزدوجة الكهربائية، دليل فني، 1. مقدمة، باناسونيك جولد كابس، مؤرشف في 9 يناير 2014 في أرشيف الإنترنت
↑ "المكثفات الكهربائية ذات الطبقة المزدوجة" . ELNA. مؤرشف من الأصل في 13 مارس 2015. تم الاطلاع عليه في 21 فبراير 2015 .
1 2 3 4 5 6 7 ناميسنيك، آدم ماركوس. دراسة استقصائية لتكنولوجيا المكثفات الفائقة الكهروكيميائية (ملف PDF) (تقرير فني). مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 22 ديسمبر 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 فبراير 2015 .
↑ US 5369547 ، إيفانز ، ديفيد أ. ، "حاويات ذات أنودات وكاثودات مع إلكتروليتات"، صدرت في 29 نوفمبر 1994 .
↑ ديفيد أ. إيفانز (شركة إيفانز): مكثف هجين إلكتروليتي-كهروكيميائي عالي الكثافة الطاقية. مؤرشف في 4 مارس 2016 على موقع Wayback Machine . ضمن: وقائع ندوة تكنولوجيا المكثفات والمقاومات الرابعة عشرة. 22 مارس 1994.
↑ شركة إيفانز للمكثفات، سلسلة المكثفات ، 2007. مؤرشفة في 15 يونيو 2017 على موقع Wayback Machine.
↑ ديفيد أ. إيفانز: أصغر مكثف كبير - هجين إيفانز . مؤرشف في 3 مارس 2016 في Wayback Machine . ورقة فنية، شركة إيفانز للمكثفات 2007.
↑ "FDK، معلومات الشركة، تاريخ FDK في العقد الأول من الألفية الثانية" . FDK . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 فبراير 2015 .
1 2 ناوي، ك.؛ سيمون، ب. (ربيع 2008). "مواد جديدة وتكوينات جديدة للمكثفات الكهروكيميائية المتقدمة" (ملف PDF) . واجهة . 17 (1): 34-37 . رمز Bibcode : 2008ECSIn..17...34N . doi : 10.1149/2.F04081IF .
1 2 3 4 5 فراكوفياك، إلزبيتا ؛ بيغوين، فرانسوا (مايو 2001). "مواد الكربون لتخزين الطاقة الكهروكيميائية في المكثفات". الكربون . 39 (6): 937-950 . Bibcode : 2001Carbo..39..937F . doi : 10.1016/S0008-6223(00)00183-4 .
1 2 3 4 5 هالبر، مارين س.؛ إلينبوغين، جيمس س. (مارس 2006). "المكثفات الفائقة: نظرة عامة موجزة" (ملف PDF) . مجموعة أنظمة النانو التابعة لمؤسسة MITRE . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 فبراير 2015 .
↑ "الطبقة الكهربائية المزدوجة" . 2011. مؤرشف من الأصل في 31 مايو 2011. تم الاطلاع عليه في 20 يناير 2014 .
↑ سرينيفاسان، س. (2006). "2. واجهات القطب/الإلكتروليت: بنية وحركية نقل الشحنة" . خلايا الوقود: من الأساسيات إلى التطبيقات . كتب سبرينغر الإلكترونية. ISBN 978-0-387-35402-6.
↑ بوتكو، أليكسي ف.؛ بوتكو، فلاديمير ي.؛ كومزيروف، يوري أ. (2023). "الحد الأعلى العام للسعة الكهربائية وتجلياته في واجهات الجرافين المائية" . المجلة الدولية للعلوم الجزيئية . 24 (13) 10861. doi : 10.3390/ijms241310861 . PMC 10341730. PMID 37446037 .
↑ يو، جي إل؛ جليل، ر.؛ بيل، ب.؛ مايوروف، أ.س.؛ بليك، ب.؛ شيدين، ف.؛ موروزوف، س.ف.؛ بونومارينكو، ل.أ.؛ تشيابيني، ف.؛ ويدمان، س.؛ زيتلر، يو.؛ كاتسنيلسون، م.إ.؛ جيم، أ.ك.؛ نوفوسيلوف، ك.س.؛ إلياس، د.س. (فبراير 2013). "ظواهر التفاعل في الجرافين كما تُرى من خلال السعة الكمومية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 110 ( 9): 3282-3286 . arXiv : 1302.3967 . Bibcode : 2013PNAS..110.3282Y . doi : 10.1073/pnas.1300599110 . PMC 3587260 . PMID 23401538 .
1 2 3 4 كونواي، برايان إيفانز ، "المكثفات الكهروكيميائية - طبيعتها ووظيفتها وتطبيقاتها" ، موسوعة الكيمياء الكهربائية ، مؤرشفة من الأصل في 13 أغسطس 2012.
↑ فراكوفياك، إلزبيتا ؛ جوريفيتش، ك.؛ ديلبو، ك.؛ بيغوين، فرانسوا (يوليو 2001). "مواد نانوية أنبوبية للمكثفات الفائقة". مجلة مصادر الطاقة . 97-98 : 822-825 . Bibcode : 2001JPS....97..822F . doi : 10.1016/S0378-7753(01)00736-4 .
↑ غارثويت، جوزي (12 يوليو 2011). "كيف تعمل المكثفات الفائقة (ولماذا تقصر)" . Earth2Tech . شبكة GigaOM. مؤرشف من الأصل في 22 نوفمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 23 فبراير 2015 .
1 2 3 شودانكار، نيليش ر.؛ فام، هونغ دوك؛ نانجوندان، أشوك كومار؛ فرناندو، جوزيف ف.س.؛ جايارامولو، كوليبوينا؛ غولدبرغ، ديمتري؛ هان، يونغ كيو؛ دوبال، ديباك ب. (سبتمبر 2020). "المعنى الحقيقي للمكثفات الزائفة ومقاييس أدائها: المكثفات الفائقة غير المتماثلة مقابل المكثفات الفائقة الهجينة" (ملف PDF) . مجلة سمول . 16 (37) e2002806. رمز Bibcode : 2020Small..1602806C . doi : 10.1002/smll.202002806 . PMID 32761793 .
↑ رينو؛ سونيا؛ فور، لاكشيتا؛ كومار، أشوك؛ تشاهال، سورجيت (20 أبريل 2024). "مواد الأقطاب الكهربائية للمكثفات الفائقة: مراجعة شاملة للتطورات والأداء" . مجلة تخزين الطاقة . 84 110698. Bibcode : 2024JEnSt..8410698R . doi : 10.1016/j.est.2024.110698 . ISSN 2352-152X .
↑ "دليل المستخدم لمكثفات أيونات الليثيوم (سلسلة LIC وLIB)" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 سبتمبر 2025 .
↑ "ورقة بيانات سلسلة CDA LIC" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليها بتاريخ 10 سبتمبر 2025 .
↑ "ورقة بيانات سلسلة CDA LIB" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليها بتاريخ 10 سبتمبر 2025 .
↑ "خلايا ووحدات مكثفات تيكتات الهجينة" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 سبتمبر 2025 .
↑ راني، جيه آر؛ ثانغافيل، آر؛ أوه، إس آي؛ لي، واي إس؛ جانغ، جيه إتش (2019). " مكثف فائق ذو كثافة طاقة عالية للغاية؛ تصنيع قائم على لفائف أكسيد الجرافين المُؤَثَّل بالثيول" . مواد نانوية . 9 (2): 148. doi : 10.3390/nano9020148 . PMC 6409971. PMID 30682829 .
↑ يو، إل بي؛ تشين، جي زد (2016). "مواد أقطاب الأكسدة والاختزال للمكثفات الفائقة" (ملف PDF) . مجلة مصادر الطاقة . 326 : 604-612 . رمز Bibcode : 2016JPS...326..604Y . doi : 10.1016/j.jpowsour.2016.04.095 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 19 يوليو 2018. تم الاطلاع عليه في 4 ديسمبر 2018 .
^ مالمبرج، سيرت. أروليب، ماتي؛ تاراسوفا، الفيرا؛ فاسيلجيفا، فيكتوريا؛ كراسنو، إيليا؛ كرومي ، أندريس (23 سبتمبر 2020). "التقييم الكهروكيميائي للأقطاب الكهربائية المعتمدة على الكربون المشتقة من كربيد المغزول الكهربائي في إلكتروليتات غير مائية مختلفة لتطبيقات تخزين الطاقة" . ج . 6 (4): 59. دوى : 10.3390/c6040059 .
^ مالمبرج، سيرت. أروليب، ماتي؛ سافيست، ناتاليا؛ تاراسوفا، الفيرا؛ فاسيلجيفا، فيكتوريا؛ كراسنو، إيليا؛ كاريك، مايك. ميكلي، فالديك؛ كرومي ، أندريس (1 يناير 2020). "أقطاب كهربائية مباشرة للمكثفات الكهربائية مزدوجة الطبقة من الكربون المشتق من الكربيد" . مجلة الكهرباء الساكنة . 103 103396. دوى : 10.1016/j.elstat.2019.103396 .
↑ "هل يمكن لألواح القنب النانوية أن تحل محل الجرافين لتحسين أقطاب المكثفات الفائقة؟" . كورزويل، تسريع الذكاء. 14 أغسطس 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 فبراير 2015 .
1 2 3 4 باندولفو، أ.ج.؛ هولينكامب، أ.ف. (يونيو 2006). "خصائص الكربون ودورها في المكثفات الفائقة". مجلة مصادر الطاقة . 157 (1): 11-27 . Bibcode : 2006JPS...157...11P . doi : 10.1016/j.jpowsour.2006.02.065 .
↑ كينوشيتا، كيم (يونيو 1992). تكنولوجيا الأكسجين الكهروكيميائية . وايلي. ISBN 978-0-471-57043-1.
1 2 3 "EnterosorbU، الأسئلة الشائعة" . كاربون-أوكرانيا. 2015.
↑ US 6787235 ، Nesbitt، CC & Sun، X.، "مواد الكربون غير المتبلورة الموحدة، تصنيعها واستخدامها"، الصادرة في 7 سبتمبر 2004، والمخصصة لشركة Reticle، Incorporated .
↑ لاين، ج.؛ يونس، س. (1992). "تأثير طريقة التحضير على توزيع حجم المسام للكربون المنشط من قشرة جوز الهند". الكربون . 30 (4): 601-604 . Bibcode : 1992Carbo..30..601L . doi : 10.1016/0008-6223(92)90178-Y .
↑ فيشر، يو.؛ ساليجر، ر.؛ بوك، ف.؛ بيتريسيفيتش، ر.؛ فريكه، ج. (أكتوبر 1997). "هلاميات الكربون الهوائية كمادة قطب كهربائي في المكثفات الفائقة". مجلة المواد المسامية 4 ( 4): 281-285 . doi : 10.1023/A:1009629423578 .
↑ ليرنر، إي جيه (أكتوبر 2004). "البساطة هي الأفضل مع الهلاميات الهوائية: فضول مختبري يتطور إلى استخدامات عملية" (ملف PDF) . الفيزيائي الصناعي . المعهد الأمريكي للفيزياء. الصفحات 26-30 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 2 أبريل 2015. تم الاطلاع عليه في 28 فبراير 2015 .
↑ لاكلير، م. (1 فبراير 2003). "استبدال تخزين الطاقة بمكثفات فائقة من هلام الكربون الهوائي" . إلكترونيات الطاقة . بنتون. مؤرشف من الأصل في 21 أكتوبر 2021. تم الاسترجاع في 28 فبراير 2015 .
1 2 تشين، هسينغ-تشي؛ تشنغ، وي-يون؛ وانغ، يونغ-هوي؛ لو، شيه-يوان (5 ديسمبر 2012). "سعات نوعية فائقة للمكثفات الفائقة تم تحقيقها بواسطة مركبات نيكل كوبالتيت/هلام الكربون الهوائي". مواد وظيفية متقدمة . 22 (23): 5038-5043 . Bibcode : 2012AdvFM..22.5038C . doi : 10.1002/adfm.201201176 .
↑ بريسر، ف.؛ هيون، م.؛ غوغوتسي، ي. (مارس 2011). "الكربونات المشتقة من الكربيد - من الشبكات المسامية إلى الأنابيب النانوية والجرافين". مواد وظيفية متقدمة . 21 (5): 810-833 . Bibcode : 2011AdvFM..21..810P . doi : 10.1002/adfm.201002094 .
↑ كورينبليت، ي.؛ روز، م.؛ كوكريك، إ.؛ بورشاردت، ل.؛ كفيت، أ.؛ كاسكل، س.؛ يوشين، ج. (فبراير 2010). "مكثفات كهروكيميائية عالية الأداء تعتمد على الكربون المشتق من كربيد السيليكون المسامي المرتب" (ملف PDF) . ACS Nano . 4 (3): 1337–1344 . Bibcode : 2010ACSNa...4.1337K . doi : 10.1021/nn901825y . PMID 20180559. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 10 يناير 2014. تم الاطلاع عليه في 16 مايو 2013 .
↑ "مكثفات SkelCap فائقة الطاقة - ورقة البيانات" (ملف PDF) . شركة Skeleton Technologies. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 2 أبريل 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 فبراير 2015 .
^ يو ، جي جي. بالاكريشنان، ك.؛ هوانغ، J.؛ مونييه، V.؛ سمتر، BG. سريفاستافا، أ؛ كونواي، م. ريدي، ألم؛ يو، J.؛ فاجتاي، ر.؛ أجيان ، رئيس الوزراء (مارس 2011). "المكثفات الفائقة الجرافين المستوية فائقة النحافة" . رسائل النانو . 11 (4): 1423–1427 . بيب كود : 2011NanoL ..11.1423Y . دوى : 10.1021/nl200225j . بميد 21381713 .
↑ بالانيسيلفام، ثانغافيلو؛ بايك، جونغ-بيوم (2015). "مواد ثنائية الأبعاد قائمة على الجرافين للمكثفات الفائقة". مواد ثنائية الأبعاد . 2 (3) 032002. رمز Bibcode : 2015TDM.....2c2002P . doi : 10.1088/2053-1583/2/3/032002 .
^ بوشباراج، في إل؛ شيجومون، مم؛ كومار، أ. موروجيسان، S .؛ سي، ل.؛ فاجتاي، ر.؛ لينهاردت، RJ. نالاماسو، O .؛ أجيان ، رئيس الوزراء (أغسطس 2007). "أجهزة تخزين الطاقة المرنة المعتمدة على الورق النانوي" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، الولايات المتحدة الأمريكية . 104 (34): 13574– 13577. بيب كود : 2007PNAS..10413574P . دوى : 10.1073/pnas.0706508104 . بمك 1959422 . بميد 17699622 .
↑ ماركوس، ج. (15 مارس 2012). "باحثون يطورون مكثفًا فائقًا من الجرافين يبشر بالخير للإلكترونيات المحمولة" . PhysOrg . Science X network . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 فبراير 2015 .
↑ القاضي، م. ف.؛ سترونج، ف.؛ دوبين، س.؛ كانر، ر. ب. (مارس 2012). "النقش بالليزر على مكثفات كهروكيميائية عالية الأداء ومرنة قائمة على الجرافين". مجلة ساينس . 335 (6074): 1326-1330 . رمز Bibcode : 2012Sci...335.1326E . doi : 10.1126/science.1216744 . PMID 22422977 .
1 2 دومي، ب. (26 نوفمبر 2010). "مكثف فائق من الجرافين يحطم الرقم القياسي للتخزين" . عالم الفيزياء . IOP . تم الاسترجاع في 28 فبراير 2015 .
1 2 تشنغوانغ، ل.؛ تشنينغ، ي.؛ نيف، د.؛ تشامو، أ.؛ جانغ، ب.ز. (نوفمبر 2010). "مكثف فائق قائم على الجرافين ذو كثافة طاقة فائقة". رسائل نانو . 10 (12): 4863-4868 . Bibcode : 2010NanoL..10.4863L . doi : 10.1021/nl102661q . PMID 21058713 .
↑ ميلر، جيه آر؛ أوتلو، آر إيه؛ هولواي، بي سي (سبتمبر 2010). "مكثف ذو طبقة مزدوجة من الجرافين مع ترشيح خط التيار المتردد". مجلة ساينس . 329 (5999): 1637-1639 . Bibcode : 2010Sci...329.1637M . doi : 10.1126/science.1194372 . PMID 20929845 .
↑ أمونتري، جاكوب؛ يان، شينغتشو؛ ديماركو، كريستوفر س.؛ ليفيسك، بيير ل.؛ عادل، تحسين؛ باك، جوردان؛ هولبروك، ماديسن؛ كوبو، كريستيان؛ وانغ، تشيينغ؛ صن، ديهو؛ بياكي، آدم ج.؛ ويلسون-ستوكس، شارليزيتا إي.؛ واتانابي، كينجي؛ تانيغوتشي، تاكاشي؛ دين، كوري ر.؛ هايت ووكر، أنجيلا ر.؛ بارماك، كاتايون؛ مارتيل، ريتشارد؛ هون، جيمس (20 يونيو 2024). "تخليق الجرافين القابل للتكرار بواسطة الترسيب الكيميائي للبخار الخالي من الأكسجين". نيتشر . 630 (8017): 636-642 . Bibcode : 2024Natur.630..636A . دوى : 10.1038/s41586-024-07454-5 . بميد 38811732 .
↑ كيم، سيونيونغ؛ شين، سوميونغ؛ كيم، تايكوانغ؛ دو، هيوون؛ سونغ، مينهو؛ لي، تشانغوون؛ كيم، كيسو؛ تشو، سيونغمين؛ سيو، ديفيد هـ.؛ سيو، سوناي (مارس 2016). "عملية نقل رطب قوية للجرافين عبر بولي ميثيل ميثاكريلات منخفض الوزن الجزيئي". الكربون . 98 : 352-357 . Bibcode : 2016Carbo..98..352K . doi : 10.1016/j.carbon.2015.11.027 .
↑ موسى، أحمد أ.؛ عابد، ميادة س . (30 يونيو 2021). "تحضير الجرافين وتقشير الجرافيت" . المجلة التركية للكيمياء . 45 (3): 493-519 . doi : 10.3906/kim-2101-19 . PMC 8326494. PMID 34385847 .
↑ توبان، ماثيو؛ بروس، تييري؛ بيلانجر، دانيال (2004). "آلية تخزين الشحنة لقطب MnO2 _{المستخدم} في المكثف الكهروكيميائي المائي". مجلة المواد الكيميائية . 16 (16): 3184-3190 . doi : 10.1021/cm049649j .
↑ بانغ، سوه-سيم؛ أندرسون، مارك أ.؛ تشابمان، توماس و. (2000). "مواد أقطاب كهربائية جديدة للمكثفات الفائقة ذات الأغشية الرقيقة: مقارنة الخصائص الكهروكيميائية لثاني أكسيد المنغنيز المُشتق من طريقة سول-جل والمُرسب كهربائيًا" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 147 (2): 444-450 . Bibcode : 2000JElS..147..444P . doi : 10.1149/1.1393216 .
↑ بروس، تييري؛ بيلانجر، دانيال؛ لونغ، جيفري دبليو. (1 يناير 2015). "أن تكون أو لا تكون شبه سعوية؟" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 162 (5): A5185– A5189. doi : 10.1149/2.0201505jes .
↑ Zheng, JP (1995). "أكسيد الروثينيوم المائي كمادة قطب كهربائي للمكثفات الكهروكيميائية". مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 142 (8): 2699-2703 . Bibcode : 1995JElS..142.2699Z . doi : 10.1149/1.2050077 .
↑ داس، راجيب ك.؛ ليو، بو؛ رينولدز، جون ر.؛ رينزلر، أندرو ج. (2009). "هندسة المسامية الكبيرة في أغشية أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار". رسائل نانو . 9 (2): 677-683 . Bibcode : 2009NanoL...9..677D . doi : 10.1021/nl803168s . PMID 19170555 .
↑ وانغ، و.؛ غو، س.؛ لي، إ.؛ أحمد، ك.؛ تشونغ، ج.؛ فافورز، ز.؛ زايرا، ف.؛ أوزكان، م.؛ أوزكان، س.س. (2014). "جسيمات نانوية من أكسيد الروثينيوم المائي مثبتة على رغوة هجينة من الجرافين وأنابيب الكربون النانوية للمكثفات الفائقة" . التقارير العلمية . 4 4452. Bibcode : 2014NatSR...4.4452W . doi : 10.1038/srep04452 . PMC 3964521. PMID 24663242 .
↑ "مكثفات فائقة محسنة لبطاريات أفضل ومركبات كهربائية « مكتبة كرزويل + مجموعات" .
↑ سيمون، واي. جوجوتسي (نوفمبر 2008). "مواد للمكثفات الكهروكيميائية" (ملف PDF) . مجلة نيتشر ماتيريالز . 7 (11): 845-854 . Bibcode : 2008NatMa...7..845S . doi : 10.1038/nmat2297 . PMID 18956000 .
↑ مكثف PAS من نوع العملة المعدنية ، شركة تايو يودن، شركة شو إلكترونيكس المحدودة.
1 2 3 4 أروموجام، بهاراتي؛ ماياكريشنان، جوبيرامان؛ سوبورايان مانيكافاساجام، سوريش كومار؛ كيم، سيونغ تشول؛ فاناراج، رامكومار (يوليو 2023). "نظرة عامة على مواد الأقطاب الكهربائية النشطة لتطبيقات المكثفات الفائقة عالية الأداء والكفاءة" . كريستالات . 13 (7): 1118. Bibcode : 2023Cryst..13.1118A . doi : 10.3390/cryst13071118 . ISSN 2073-4352 .
1 2 "بطارية مكثف فائق هجينة جديدة صلبة الحالة | بوابة T2" . technology.nasa.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 فبراير 2025 .
↑ لو، باي؛ شيو، دونغفنغ؛ يانغ، هونغ؛ ليو، يينونغ (1 مارس 2013). "المكثفات الفائقة وأبحاث النانو نحو تخزين الطاقة الكهروكيميائية" . المجلة الدولية للمواد الذكية والنانوية . 4 (1): 2-26 . Bibcode : 2013IJSNM...4....2L . doi : 10.1080/19475411.2011.652218 . ISSN 1947-5411 .
↑ لي، شين؛ وي، بينغتشينغ (2012). "تخليق سهل وسلوك فائق السعة لأغشية هجينة من أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار/ثاني أكسيد المنغنيز _" . طاقة النانو . 1 (3): 479-487 . doi : 10.1016/j.nanoen.2012.02.011 .
↑ H. Gualous et al.: Lithium Ion capacitor characterization and modelling , ESSCAP'08 – 3rd European Symposium on Supercaps and Applications, Rome, Italy 2008.
↑ "شركة FDK تبدأ الإنتاج الضخم لمكثفات أيونات الليثيوم عالية السعة؛ تطبيقات السيارات والطاقة المتجددة" . مؤتمر السيارات الخضراء. 4 يناير 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 مايو 2013 .
1 2 ناوي، كاتسوهيكو؛ ناوي، واكو؛ أوياجي، شينتارو؛ مياموتو، جون إيتشي؛ كامينو ، تاكيو (2013). "الجيل الجديد من المكثفات النانوية الهجينة الفائقة"". Accounts of Chemical Research . 46 (5): 1075–1083 . Bibcode : 2013AcChR..46.1075N . doi : 10.1021/ar200308h . PMID 22433167 .
1 2 أسيثامبي، إس. ساكثيفيل، P.؛ كاروبايا، م.؛ يوفاكومار، ر. بالاموروغان، ك.؛ أحمد، تنصير؛ خان، مجيد؛ رامالينغام، ج.؛ محمد، مصطفى كا؛ رافي ج. (أبريل 2021). “تحضير القطب الكهربائي Fe-SnO2@CeO2 النانوي لتحليل أداء جهاز المكثف الفائق غير المتماثل”. مجلة تخزين الطاقة . 36 102402. دوى : 10.1016/j.est.2021.102402 .
1 2 محمد عبده، محمد أمير العيزت؛ أزمان، نور حواء نبيلة؛ كولاندايفالو، شاليني؛ سليمان، يسران (14-11-2019). "مكثف فائق غير متماثل من ألياف الكربون المغزولة كهربائيًا / بولي (3،4-إيثيلين ديوكسي ثيوفين) / أكسيد المنغنيز // الكربون المنشط بأداء كهروكيميائي متفوق" . التقارير العلمية . 9 (1): 16782. بيب كود : 2019NatSR...916782M . دوى : 10.1038/s41598-019-53421-ث . بمك 6856085 . بميد 31728061 .
1 2 هوانغ، يوانيوان؛ شي، تيلين؛ جيانغ، شولان؛ تشنغ، سيي؛ تاو، شيانغشو؛ تشونغ، يان؛ لياو، غوانغلان؛ تانغ، زيرونغ (7 ديسمبر 2016). "تحسين استقرار دورات الشحن والتفريغ لمصفوفات الأسلاك النانوية ذات الغلاف واللب NiCo2S4@NiO للمكثفات الفائقة غير المتماثلة ذات الحالة الصلبة بالكامل" . التقارير العلمية . 6 (1) 38620. Bibcode : 2016NatSR...638620H . doi : 10.1038/srep38620 . PMC 5141571. PMID 27924927 .
جيانغ ، جينغ؛ لي، تشيبنغ؛ هي، شينروي؛ هو، يالين؛ لي، فو؛ هوانغ، باي؛ وانغ، تشاو (أغسطس 2020). "مكثف فائق غير متماثل جديد قائم على السكوتيروديت CoP3 ذو كثافة طاقة فائقة". Small . 16 (31) e2000180. Bibcode : 2020Small..1600180J . doi : 10.1002/smll.202000180 . PMID 32596998 .
↑ P. Simon, A. Burke, Nanostructured Carbons: Double-Layer Capitance and More .
↑ رباعي فلوروبورات رباعي إيثيل الأمونيوم – ملخص المركب، CID 2724277 من PubChem .
1 2 سالان، ماثيو (30 مايو 2017). "السوائل الأيونية لتطبيقات المكثفات الفائقة". مواضيع في الكيمياء الحالية . 375 (3) 63. Bibcode : 2017TCCh..375...63S . doi : 10.1007/s41061-017-0150-7 . PMID 28560657 .
↑ أ. شنيولي، ر. جالاي، خصائص وتطبيقات المكثفات الفائقة، من أحدث التقنيات إلى الاتجاهات المستقبلية ، PCIM 2000.
↑ أ. لافورج وآخرون. تطوير جيل جديد من المكثفات الفائقة لتطبيقات النقل . مؤرشف في 10 يناير 2014 في Wayback Machine .
↑ دليل فني لمكثف Nesscap الفائق - شركة NESSCAP المحدودة، 2008.
1 2 3 دليل منتجات ماكسويل بوستكاب – مكثفات ماكسويل تكنولوجيز بوستكاب الفائقة – رقم الوثيقة 1014627.1 . مؤرشف في 12 مايو 2013 في أرشيف الإنترنت ، ماكسويل تكنولوجيز، إنكوربوريتد 2009.
↑ ماكسويل، سلسلة K2 . مؤرشف في 17 يوليو 2013 في Wayback Machine .
1 2 3 مارتس، جون (9 مايو 2018). نموذج مُحسَّن قائم على الفيزياء ومنخفض الرتبة لديناميكيات مكثف الطبقة المزدوجة الكهربائية غير الفارادية . المجموعات الرقمية لكولورادو (أطروحة). جامعة كولورادو، كولورادو سبرينغز. مكتبة عائلة كريمر. hdl : 10976/166930 .
↑ (في دفع المركبات، ينبغي مراعاة كفاءة تحويل الطاقة مما يؤدي إلى3700 واط/كجم مع الأخذ في الاعتبار كفاءة محرك الاحتراق الداخلي النموذجية بنسبة 30%)
↑ كريستن، ت.؛ أولر، س. (2002). "تحسين مكونات تخزين الطاقة باستخدام مخططات راغون". مجلة مصادر الطاقة . 110 (1): 107-116 . Bibcode : 2002JPS...110..107C . doi : 10.1016/S0378-7753(02)00228-8 .
↑ دان-رانكين، د.؛ ليال، إ. مارتينز؛ والثر، د.س. (2005). "أنظمة الطاقة الشخصية". مجلة التقدم في علوم الطاقة والاحتراق . 31 ( 5-6 ): 422-465 . رمز Bibcode : 2005PECS...31..422D . doi : 10.1016/j.pecs.2005.04.001 .
↑ ملاحظة تطبيقية – تقدير عمر وحدات تخزين الطاقة. مؤرشفة في 13 يونيو 2018 في Wayback Machine ، شركة ماكسويل تكنولوجيز، 2007.
↑ شركة باناسونيك للأجهزة الإلكترونية المحدودة: بيانات خصائص مكثفات الذهب . مؤرشفة في 11 يناير 2014 على موقع Wayback Machine . في: الدليل الفني لمكثفات الطبقة المزدوجة الكهربائية، الإصدار 7.4، 2011.
↑ بوناكورسو، ف.، كولومبو، ل.، يو، ج.، ستولر، م.، توزيني، ف.، فيراري، أ.، ... بيليغريني، ف. (2015). الجرافين، والبلورات ثنائية الأبعاد ذات الصلة، والأنظمة الهجينة لتحويل الطاقة وتخزينها. مجلة ساينس، 1246501-1246501.
1 2 P. Van den Bossche et al.: The Cell vs the System: Standardization challenges for electrical storage devices , EVS24 International Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Symposium, Stavanger, Norway 2009.
↑ غراهام بيتشير، إذا كان الغطاء مناسبًا... مؤرشف في 13 يناير 2015 في آلة Wayback . الإلكترونيات الجديدة. 26 مارس 2006.
↑ "مصباح يدوي LED فائق السعة يُشحن في 90 ثانية" . Tech.slashdot.org. 10 ديسمبر 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 مايو 2013 .
↑ "مكبرات صوت بلوتوث تعمل بالهيليوم ومكثفات فائقة" . Gizmag.com. 27 نوفمبر 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 نوفمبر 2013 .
↑ "مفك براغي لاسلكي من كولمان فلاش سيل يُشحن في 90 ثانية فقط" . أوه جيزمو!، 11 سبتمبر 2007. مؤرشف من الأصل في 7 مارس 2012. تم الاطلاع عليه في 29 مايو 2013 .
1 2 م. فرهادي و أ. محمد، التشغيل في الوقت الحقيقي والتحليل التوافقي للشبكة الدقيقة الهجينة المعزولة وغير المعزولة للتيار المستمر ، IEEE Trans. Ind. Appl.، المجلد 50، العدد 4، الصفحات 2900-2909، يوليو/أغسطس 2014.
↑ مانجاراج، مريتيونجايا؛ باندا، أنوب كومار؛ بينثيا، تريلوشان (2016). "مُعَوِّض القدرة التفاعلي الثابت (DSTATCOM) المدعوم بمكثف فائق لتقليل التوافقيات وتصحيح معامل القدرة". مؤتمر طلاب IEEE لعام 2016 حول الهندسة الكهربائية والإلكترونية وعلوم الحاسوب (SCEECS) . الصفحات 1-6 . doi : 10.1109/SCEECS.2016.7509275 . ISBN 978-1-4673-7918-2.
↑Farhadi, Mustafa; Mohammed, Osama (2015). "Adaptive Energy Management in Redundant Hybrid DC Microgrid for Pulse Load Mitigation". IEEE Transactions on Smart Grid. 6 (1): 54–62. Bibcode:2015ITSG....6...54F. doi:10.1109/TSG.2014.2347253.
↑Farhadi, Mustafa; Mohammed, Osama (2015). "Performance enhancement of actively controlled hybrid DC microgrid and pulsed power load". IEEE Transactions on Industry Applications. 51 (5): 3570–3578. doi:10.1109/tia.2015.2420630.
↑R. Gallay, Garmanage, Technologies and applications of Supercapacitors. Archived 30 January 2014 at the Wayback Machine, University of Mondragon, 22 June 2012.
↑Johnson, David A. "SuperCapacitors as Energy Storage". Discoversolarenergy.com. Retrieved 29 May 2013.
↑A. Stepanov, I. Galkin, Development of supercapacitor based uninterruptible power supply. Archived 11 January 2014 at the Wayback Machine, Doctoral school of energy- and geo-technology, 15–20 January 2007. Kuressaare, Estonia.
↑"Supercapacitor UPS". Marathon Power. Archived from the original on 20 April 2013. Retrieved 29 May 2013.
1 2"Maxwell Technologies Ultracapacitors (ups power supply) Uninterruptible Power Supply Solutions". Maxwell.com. Archived from the original on 22 May 2013. Retrieved 29 May 2013.
↑International Energy Agency, Photovoltaic Power Systems Program, The role of energy storage for mini-grid stabilization. Archived 14 May 2013 at the Wayback Machine, IEA PVPS Task 11, Report IEA-PVPS T11-02:2011, July 2011.
↑J. R. Miller, JME, Incorporated and Case Western Reserve University, Capacitors for Power Grid Storage, (Multi-Hour Bulk Energy Storage using Capacitors).
↑Ghazanfari, A.; Hamzeh, M.; Mokhtari, H.; Karimi, H. (December 2012). "Active Power Management of Multihybrid Fuel Cell/Supercapacitor Power Conversion System in a Medium Voltage Microgrid". IEEE Transactions on Smart Grid. 3 (4): 1903–1910. Bibcode:2012ITSG....3.1903G. doi:10.1109/TSG.2012.2194169.
↑Crispo, Rick; Brekken, Ted K. A. (2013). "A motor-generator and supercapacitor based system for microgrid frequency stabilization". 2013 1st IEEE Conference on Technologies for Sustainability (Sus Tech). pp. 162–166. doi:10.1109/SusTech.2013.6617314. ISBN 978-1-4673-4630-6.
↑Inthamoussou, F. A.; Pegueroles-Queralt, J.; Bianchi, F. D. (September 2013). "Control of a Supercapacitor Energy Storage System for Microgrid Applications". IEEE Transactions on Energy Conversion. 28 (3): 690–697. Bibcode:2013ITEnC..28..690I. doi:10.1109/TEC.2013.2260752. hdl:11336/23530.
↑Lehtimäki, Suvi; Li, Miao; Salomaa, Jarno; Pörhönen, Juho; Kalanti, Antti; Tuukkanen, Sampo; Heljo, Petri; Halonen, Kari; Lupo, Donald (2014). "Performance of printable supercapacitors in an RF energy harvesting circuit". International Journal of Electrical Power. 58: 42–46. Bibcode:2014IJEPE..58...42L. doi:10.1016/j.ijepes.2014.01.004.
↑yec.com.tw. "super capacitor supplier list | YEC | This high-energy capacitor from a defibrillator can deliver a lethal 500 joules of energy". YEC. Archived from the original on 11 January 2014. Retrieved 29 May 2013.
↑Jaafar, Amine; Sareni, Bruno; Roboam, Xavier; Thiounn-Guermeur, Marina (2010). "Sizing of a hybrid locomotive based on accumulators and ultracapacitors". 2010 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference. pp. 1–6. doi:10.1109/VPPC.2010.5729131. ISBN 978-1-4244-8220-7.
↑J. R. Miller, A. F. Burke, Electrochemical Capacitors: Challenges and Opportunities for Real-World Applications, ECS, Vol. 17, No. 1, Spring 2008.
↑fuelcellworks.com. "Fuel Cell Works Supplemental News Page". Archived from the original on 21 May 2008. Retrieved 29 May 2013.
↑"SINAUTEC, Automobile Technology, LLC". Sinautecus.com. Archived from the original on 8 October 2013. Retrieved 29 May 2013.
↑M. Fröhlich, M. Klohr, St. Pagiela: Energy Storage System with UltraCaps on Board of Railway Vehicles. Archived 11 January 2014 at the Wayback Machine. In: Proceedings – 8th World Congress on Railway Research, May 2008, Soul, Korea.
↑Bombardier, MITRAC Energy Saver Support PDF.
↑Bombardier, MITRAC Energy Saver Presentation PDF.
↑"Rhein-Neckar Verkehr orders more supercapacitor trams". Railway Gazette. 5 April 2011. Archived from the original on 8 June 2011. Retrieved 29 May 2013.
↑"STEEM – promoting energy savings for tramways". Alstom, STEEM.
↑"Supercapacitors to be tested on Paris STEEM tram". Railway Gazette. 8 July 2009. Archived from the original on 17 September 2011. Retrieved 29 May 2013.
↑"Genève tram trial assesses supercapacitor performance". Railway Gazette. 7 August 2012. Archived from the original on 10 December 2012. Retrieved 29 May 2013.
↑"Energy Storage". Siemens.com. Archived from the original on 12 May 2013. Retrieved 29 May 2013.
↑"Supercapacitor energy storage for South Island Line". Railway Gazette. 3 August 2012. Archived from the original on 10 December 2012. Retrieved 29 May 2013.
↑"Supercapacitor light metro train unveiled". Railway Gazette. 23 August 2012. Archived from the original on 10 December 2012. Retrieved 29 May 2013.
1 2 3"First one up the drive". The Economist. 10 July 2014.
↑武汉首列超级电容100%低地板有轨电车首发试乘 (Wuhan's first supercapacitor 100%-low-floor streetcar starts its first trial run), 中国新闻网, 31 May 2016.
↑"4-Neo Green Power"(PDF). Archived from the original(PDF) on 10 January 2014. Retrieved 23 October 2013.
↑"UITP 2015: Alstom launches SRS, a new ground-based static charging system, and extends its APS solution to road transportation". www.alstom.com. Retrieved 4 November 2017.
↑"Alstom's integrated tramway system starts commercial operation in Rio a few months before the Olympics". www.alstom.com. Retrieved 4 November 2017.
↑"First one up the drive: A new sort of storage device gives lithium-ion batteries a run for their money". The Economist. 12 July 2014.
↑"The Ultracapbus – VAG Nürnberg – Öffentlicher Personennahverkehr in Nürnberg". Vag.de. Archived from the original on 11 January 2014. Retrieved 29 May 2013.
↑Stefan Kerschl, Eberhard Hipp, Gerald Lexen: Effizienter Hybridantrieb mit Ultracaps für Stadtbusse. Archived 11 January 2014 at the Wayback Machine. 14. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik 2005 (in German).
↑V. Härri, S. Eigen, B. Zemp, D. Carriero: Kleinbus "TOHYCO-Rider" mit SAM-Superkapazitätenspeicher. Archived 11 January 2014 at the Wayback Machine. Jahresbericht 2003 – Programm "Verkehr & Akkumulatoren", HTA Luzern, Fachhochschule Zentralschweiz (Germany).
↑Hamilton, Tyler (19 October 2009). "Next Stop: Ultracapacitor Buses | MIT Technology Review". Technologyreview.com. Archived from the original on 26 March 2013. Retrieved 29 May 2013.
↑"Green 'tribrid' minibus unveiled". BBC. 5 June 2008. Retrieved 12 January 2013.
↑"Launch of Europe's First Tribrid Green Minibus". 30 May 2008. Archived from the original on 11 January 2014. Retrieved 12 January 2013.
↑Formula One 2011: Power-Train Regulation Framework. Archived 17 February 2012 at the Wayback Machine. 24 May 2007. Retrieved on 23 April 2013.
↑"Die große Analyse: KERS für Dummys – Formel 1 bei" (in German). Motorsport-total.com. 25 May 2013. Retrieved 29 May 2013.
↑"Toyota TS030 LMP1 hybrid revealed". Racecar Engineering. 24 January 2012. Retrieved 30 May 2013.
↑Schurig, Marcus (9 April 2012). "Die Hybridtechnik im Toyota TS030: Mit Superkondensatoren zum LeMans-Erfolg". sport auto.
↑Jaillet, Fred (15 June 2012). "Post TOYOTA Racing Impresses In Le Mans Qualifying • TOYOTA Racing – FIA World Endurance Championship Team". Toyotahybridracing.com. Retrieved 30 May 2013.
↑Barnes, Joey (7 February 2024). "IndyCar's incoming electrical hybrid engine system explained". Autosport. Retrieved 18 May 2025.
↑A. F. Burke, Batteries and Ultracapacitors for Electric, Hybrid, and Fuel Cell Vehicles. Archived 7 January 2014 at the Wayback Machine.
↑Cap-XX Supercapacitors for Automotive & Other Vehicle ApplicationsArchived 19 June 2013 at the Wayback Machine, March 2012
↑A. Pesaran, J. Gonder, Recent Analysis of UCAPs in Mild Hybrids. Archived 7 October 2012 at the Wayback Machine, National Renewable Energy Laboratory, Golden, Colorado, 6th Advanced Automotive Battery Conference, Baltimore, Maryland, 17–19 May 2006.
↑AFS TRINITY UNVEILS 150 MPG EXTREME HYBRID (XH) SUV. Archived 29 February 2012 at the Wayback Machine. AFS Trinity Power Corporation. 13 January 2008. Retrieved on 31 March 2013.
↑Ross, Jeffrey N. (5 July 2013). "2014 Mazda6 i-Eloop to net 40 mpg hwy, 28 mpg city". Autoblog.
↑A. E. Kramer, Billionaire Backs a Gas–Electric Hybrid Car to Be Built in Russia, The New York Times, 13 December 2010 .
↑Londoner Emirates Air Line: Teuerste Seilbahn der Welt mit fraglicher verkehrlicher Bedeutung.
↑ISR, Internationale Seilbahn Rundschau, Beste Unterhaltung über den Wolken
1 2 3Fernando, Jayathu; Kularatna, Nihal; Silva, Shanima; Silva Thotabaddadurage, Sadeeshvara (June 2022). "Supercapacitor assisted surge absorber technique: high performance transient surge protectors for consumer electronics". IEEE Power Electronics Magazine. 9 (2): 48–60. doi:10.1109/MPEL.2022.3171644. ISSN 2329-9215.
1 2 3 4Kularatna, Nihal; Jayananda, Dilini (June 2020). "Supercapacitor-Based Long Time-Constant Circuits: A Unique Design Opportunity for New Power Electronic Circuit Topologies". IEEE Industrial Electronics Magazine. 14 (2): 40–56. doi:10.1109/MIE.2019.2959199. ISSN 1941-0115.
↑https://ieeexplore.ieee.org/document/7425373/
1 2https://patents.google.com/patent/US9466977B2/pt-PT
↑https://patents.google.com/patent/WO2014189389A1/en?oq=WO2014%2f189389+A1
1 2US7907430B2,KULARATNA, Nihal&Fernando, Lewis Jayathu,"High current voltage regulator",issued 15 March 2011
↑https://ieeexplore.ieee.org/document/11370688/
↑https://ieeexplore.ieee.org/document/11143905/
↑https://ieeexplore.ieee.org/document/10262070/
↑Liesaputra, Veronica; Witten, Ian H.; Bainbridge, David (2009). "Creating and Reading Realistic Electronic Books". Computer. IEEE.
↑https://ieeexplore.ieee.org/document/9707662/
↑https://www.instylehifi.com.au/thor-technologies-tviq-2-smart-tviq-power-protection-filtration.html?srsltid=AfmBOop1Lo4-hHJo8pLMP_hy9FiDDK-UzjqYNU8DDaPx4UbcZLm_J93l
↑Thotabaddadurage, Sadeeshvara Udayanga Silva; Kularatna, Nihal; Steyn-Ross, D. Alistair (April 2023). "Permeance Based Design and Analysis of Supercapacitor Assisted Surge Absorber for Magnetic Component Selection". IEEE Transactions on Industrial Electronics. 70 (4): 3593–3603. doi:10.1109/TIE.2022.3172769. ISSN 1557-9948.
↑Thotabaddadurage, Sadeeshvara Silva; Kularatna, Nihal; Steyn-Ross, D. Alistair (January 2023). "Importance of Leakage Magnetic Field and Fringing Flux in Surge Protector Design". IEEE Transactions on Industry Applications. 59 (1): 289–299. doi:10.1109/TIA.2022.3208920. ISSN 1939-9367.
↑Jayananda, Dilini; Kularatna, Nihal; Steyn‐Ross, David Alistair (July 2020). "Supercapacitor‐assisted LED (SCALED) technique for renewable energy systems: a very low frequency design approach with short‐term DC‐UPS capability eliminating battery banks". IET Renewable Power Generation. 14 (9): 1559–1570. doi:10.1049/iet-rpg.2019.1307. hdl:10289/16841. ISSN 1752-1416.
↑https://ieeexplore.ieee.org/document/11143905
↑Ariyarathna, Thilanga; Kularatna, Nihal; Gunawardane, Kosala; Jayananda, Dilini; Steyn-Ross, David Alistair (July 2021). "Development of Supercapacitor Technology and Its Potential Impact on New Power Converter Techniques for Renewable Energy". IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Industrial Electronics. 2 (3): 267–276. doi:10.1109/JESTIE.2021.3061962. ISSN 2687-9743.
↑Energy Storage Devices for Renewable Energy-Based Systems. 13 May 2021. ISBN 978-0-12-820778-9.
↑Yang, X.; Cheng, C.; Wang, Y.; Li, D. (August 2013). "Liquid-mediated dense integration of graphene materials for compact capacitive energy storage". Science. 341 (6145): 534–537. Bibcode:2013Sci...341..534Y. doi:10.1126/science.1239089. PMID 23908233.
↑Signorelli, R.; Ku, D.C.; Kassakian, J.G.; Schindall, J.E. (November 2009). "Electrochemical Double-Layer Capacitors Using Carbon Nanotube Electrode Structures". Proceedings of the IEEE. 97 (11): 1837–1847. doi:10.1109/JPROC.2009.2030240. hdl:1721.1/54729.
↑Fastcap. "Paradigm shift". FastCap Systems. Archived from the original on 21 June 2013. Retrieved 30 May 2013.
↑"New carbon material boosts supercapacitors". Rsc.org. 13 May 2011. Retrieved 1 March 2015.
↑Zhu, Yanwu; Murali, Shanthi; Stoller, Meryl D.; Ganesh, K. J.; Cai, Weiwei; Ferreira, Paulo J.; Pirkle, Adam; Wallace, Robert M.; Cychosz, Katie A.; Thommes, Matthias; Su, Dong; Stach, Eric A.; Ruoff, Rodney S. (24 June 2011). "Carbon-Based Supercapacitors Produced by Activation of Graphene". Science. 332 (6037): 1537–1541. Bibcode:2011Sci...332.1537Z. doi:10.1126/science.1200770. PMID 21566159.
↑Kim, T. Y.; Jung, G.; Yoo, S.; Suh, K. S.; Ruoff, R. S. (July 2013). "Activated graphene-based carbons as supercapacitor electrodes with macro- and mesopores". ACS Nano. 7 (8): 6899–6905. Bibcode:2013ACSNa...7.6899K. doi:10.1021/nn402077v. PMID 23829569.
↑"Microporous polymer material for supercapacitors with large capacitance, high energy and power densities and excellent cycle life". Green Car Congress.
↑Kou, Yan; Xu, Yanhong; Guo, Zhaoqi; Jiang, Donglin (2011). "Supercapacitive Energy Storage and Electric Power Supply Using an Aza-Fused π-Conjugated Microporous Framework". Angewandte Chemie. 50 (37): 8753–8757. Bibcode:2011AngCh.123.8912K. doi:10.1002/ange.201103493. PMID 21842523.
↑Izadi-Najafabadi, A.; Yamada, T.; Futaba, D. N.; Yudasaka, M.; Takagi, H.; Hatori, H.; Iijima, S.; Hata, K. (2011). "High-Power Supercapacitor Electrodes from Single-Walled Carbon Nanohorn/Nanotube Composite". ACS Nano. 5 (2): 811–819. Bibcode:2011ACSNa...5..811I. doi:10.1021/nn1017457. PMID 21210712.
↑Tang, Zhe; Chun-hua, Tang; Gong, Hao (2012). "A High Energy Density Asymmetric Supercapacitor from Nano-architectured Ni(OH)2/Carbon Nanotube Electrodes". Adv. Funct. Mater. 22 (6): 1272–1278. Bibcode:2012AdvFM..22.1272T. doi:10.1002/adfm.201102796.
↑Mai, L.; Li, H.; Zhao, Y.; Xu, L.; Xu, X.; Luo, Y.; Zhang, Z.; Ke, W.; Niu, C.; Zhang, Q. (2013). "Fast ionic diffusion-enabled nanoflake electrode by spontaneous electrochemical pre-intercalation for high-performance supercapacitor". Sci Rep. 3 1718. Bibcode:2013NatSR...3.1718M. doi:10.1038/srep01718. PMC 3634106.
↑Zang, L.; et al. (2014). "Porous 3D graphene-based bulk materials with exceptional high surface area and excellent conductivity for supercapacitors". Sci Rep. 3 1408. Bibcode:2013NatSR...3.1408Z. doi:10.1038/srep01408. PMC 3593215. PMID 23474952.
↑Wu, Zhong-Shuai; Feng, Xinliang; Cheng, Hui-Ming (2013). "Recent advances in graphene-based planar micro-supercapacitors for on-chip energy storage". National Science Review. 1 (2): 277–292. doi:10.1093/nsr/nwt003.
↑"Ultra-thin capacitors could acclerate development of next-gen electronics | KurzweilAI". www.kurzweilai.net. 28 February 2016. Retrieved 11 February 2014.
↑Wang, Chengxiang; Osada, Minoru; Ebina, Yasuo; Li, Bao-Wen; Akatsuka, Kosho; Fukuda, Katsutoshi; Sugimoto, Wataru; Ma, Renzhi; Sasaki, Takayoshi (19 February 2014). "All-Nanosheet Ultrathin Capacitors Assembled Layer-by-Layer via Solution-Based Processes". ACS Nano. 8 (3): 2658–2666. Bibcode:2014ACSNa...8.2658W. doi:10.1021/nn406367p. PMID 24548057.
↑Borghino, Dario (19 April 2015). "New device combines the advantages of batteries and supercapacitors". www.gizmag.com. Retrieved 10 February 2016.
↑"Flexible 3D graphene supercapacitors may power portables and wearables | KurzweilAI". www.kurzweilai.net. Retrieved 11 February 2016.
↑Peng, Zhiwei; Lin, Jian; Ye, Ruquan; Samuel, Errol L. G.; Tour, James M. (28 January 2015). "Flexible and Stackable Laser-Induced Graphene Supercapacitors". ACS Applied Materials & Interfaces. 7 (5): 3414–3419. Bibcode:2015AAMI....7.3414P. doi:10.1021/am509065d. PMID 25584857.
↑"Battery breakthrough charges in seconds, lasts for a week | KurzweilAI". www.kurzweilai.net. 25 November 2016. Retrieved 2 February 2017.
↑Choudhary, Nitin; Li, Chao; Chung, Hee-Suk; Moore, Julian; Thomas, Jayan; Jung, Yeonwoong (27 December 2016). "High-Performance One-Body Core/Shell Nanowire Supercapacitor Enabled by Conformal Growth of Capacitive 2D WS2 Layers". ACS Nano. 10 (12): 10726–10735. Bibcode:2016ACSNa..1010726C. doi:10.1021/acsnano.6b06111. PMID 27732778.
↑Raut, A.; Parker, C.; Glass, J. (2010). "A method to obtain a Ragone plot for evaluation of carbon nanotube supercapacitor electrodes". Journal of Materials Research. 25 (8): 1500–1506. Bibcode:2010JMatR..25.1500R. doi:10.1557/JMR.2010.0192.
↑"The Global Supercapacitor Market is Facing Unique Challenges in 2016". MarketEYE. 10 March 2016. Archived from the original on 3 November 2016. Retrieved 19 March 2017.
↑Dennis Zogbi, Paumanok Group, 4 March 2013, Supercapacitors the Myth, the Potential and the Reality.
↑"Supercapacitor Technologies and Markets 2016-2026". IDTechEx. 1 November 2016. Retrieved 10 March 2017.
↑T2+2 Market Overview. Archived 16 May 2011 at the Wayback Machine, Ch. Ahern, Supercapacitors, 10 December 2009, Project Number NET0007IO.

External links

Supercapacitors: A Brief Overview

[1] هاجستروم ، فريدريك. ديلسينج ، جيركر (27 نوفمبر 2018). “تخزين طاقة إنترنت الأشياء – توقعات” . حصاد الطاقة وأنظمتها . 5 ( 3– 4): 43– 51. دوى : 10.1515/ehs-2018-0010 .

[2] بوينو، باولو ر. (28 فبراير 2019). "الأصول النانوية لظواهر السعة الفائقة". مجلة مصادر الطاقة . 414 : 420-434 . Bibcode : 2019JPS...414..420B . doi : 10.1016/j.jpowsour.2019.01.010 . hdl : 11449/190051 .

[3] طهراني، ز.؛ توماس، د.ج.؛ كوروتشكينا، ت.؛ فيليبس، س.و.؛ لوبو، د.؛ ليتيمكي، س.؛ أوماني، ج.؛ جيثين، د.ت. (2 يناير 2017). "تقنية المكثفات الفائقة المطبوعة ذات المساحة الكبيرة لتخزين الطاقة الخضراء المنزلية منخفضة التكلفة" . الطاقة . 118 : 1313-1321 . Bibcode : 2017Ene...118.1313T . doi : 10.1016/j.energy.2016.11.019 .

[4] دليل ليندن للبطاريات، الطبعة الرابعة . ماكجرو هيل للتعليم. ٢١ يناير ٢٠٢٤. رقم ISBN 978-0-07-162421-3.

[5] US 2800616 ، بيكر، هاواي، "مكثف إلكتروليتي منخفض الجهد"، صدر في 23 يوليو 1957 .

[Boggs-6] هو، ج.؛ جو، ت. ر.؛ بوغز، س. (يناير 2010). "مقدمة تاريخية لتكنولوجيا المكثفات". مجلة IEEE للعزل الكهربائي . 26 (1): 20-25 . Bibcode : 2010IEIM...26a..20H . doi : 10.1109/mei.2010.5383924 .

[7] نبذة تاريخية عن المكثفات الفائقة، خريف 2007، مجلة تكنولوجيا البطاريات وتخزين الطاقة . مؤرشف في 6 يناير 2014 على موقع Wayback Machine .

[8] US 3288641 ، رايتمير، روبرت أ.، "جهاز تخزين الطاقة الكهربائية"، صدر في 29 نوفمبر 1966 .

[Schindall-9] 1 2 3 4 5 ج. ج. شيندال، تغيير المكثفات الفائقة، مجلة IEEE Spectrum، نوفمبر 2007.

[10] US 3536963 ، Boos، DL، "مكثف إلكتروليتي يحتوي على أقطاب معجون الكربون"، صدر في 27 أكتوبر 1970 .

[conway1-11] 1 2 3 4 5 6 كونواي، برايان إيفانز (1999)، المكثفات الفائقة الكهروكيميائية: الأسس العلمية والتطبيقات التكنولوجية (بالألمانية)، برلين، ألمانيا: سبرينغر ، الصفحات 1-8 ، ISBN 978-0-306-45736-4

[Conway_Transition-12] 1 2 كونواي، برايان إيفانز (مايو 1991). "الانتقال من سلوك 'المكثف الفائق' إلى سلوك 'البطارية' في تخزين الطاقة الكهروكيميائية" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 138 (6): 1539-1548 . Bibcode : 1991JElS..138.1539C . doi : 10.1149/1.2085829 .

[13] باناسونيك، مكثف الطبقة المزدوجة الكهربائية، دليل فني، 1. مقدمة، باناسونيك جولد كابس، مؤرشف في 9 يناير 2014 في أرشيف الإنترنت

[Elna_DynaCap-14] "المكثفات الكهربائية ذات الطبقة المزدوجة" . ELNA. مؤرشف من الأصل في 13 مارس 2015. تم الاطلاع عليه في 21 فبراير 2015 .

[Namisnyk-15] 1 2 3 4 5 6 7 ناميسنيك، آدم ماركوس. دراسة استقصائية لتكنولوجيا المكثفات الفائقة الكهروكيميائية (ملف PDF) (تقرير فني). مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 22 ديسمبر 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 فبراير 2015 .

[16] US 5369547 ، إيفانز ، ديفيد أ. ، "حاويات ذات أنودات وكاثودات مع إلكتروليتات"، صدرت في 29 نوفمبر 1994 .

[17] ديفيد أ. إيفانز (شركة إيفانز): مكثف هجين إلكتروليتي-كهروكيميائي عالي الكثافة الطاقية. مؤرشف في 4 مارس 2016 على موقع Wayback Machine . ضمن: وقائع ندوة تكنولوجيا المكثفات والمقاومات الرابعة عشرة. 22 مارس 1994.

[18] شركة إيفانز للمكثفات، سلسلة المكثفات ، 2007. مؤرشفة في 15 يونيو 2017 على موقع Wayback Machine.

[Evans5-2-19] ديفيد أ. إيفانز: أصغر مكثف كبير - هجين إيفانز . مؤرشف في 3 مارس 2016 في Wayback Machine . ورقة فنية، شركة إيفانز للمكثفات 2007.

[20] "FDK، معلومات الشركة، تاريخ FDK في العقد الأول من الألفية الثانية" . FDK . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 فبراير 2015 .

[Naoi-Simon-21] 1 2 ناوي، ك.؛ سيمون، ب. (ربيع 2008). "مواد جديدة وتكوينات جديدة للمكثفات الكهروكيميائية المتقدمة" (ملف PDF) . واجهة . 17 (1): 34-37 . رمز Bibcode : 2008ECSIn..17...34N . doi : 10.1149/2.F04081IF .

[Frackowiak1-22] 1 2 3 4 5 فراكوفياك، إلزبيتا ؛ بيغوين، فرانسوا (مايو 2001). "مواد الكربون لتخزين الطاقة الكهروكيميائية في المكثفات". الكربون . 39 (6): 937-950 . Bibcode : 2001Carbo..39..937F . doi : 10.1016/S0008-6223(00)00183-4 .

[Halper-23] 1 2 3 4 5 هالبر، مارين س.؛ إلينبوغين، جيمس س. (مارس 2006). "المكثفات الفائقة: نظرة عامة موجزة" (ملف PDF) . مجموعة أنظمة النانو التابعة لمؤسسة MITRE . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 فبراير 2015 .

[EDL-24] "الطبقة الكهربائية المزدوجة" . 2011. مؤرشف من الأصل في 31 مايو 2011. تم الاطلاع عليه في 20 يناير 2014 .

[25] سرينيفاسان، س. (2006). "2. واجهات القطب/الإلكتروليت: بنية وحركية نقل الشحنة" . خلايا الوقود: من الأساسيات إلى التطبيقات . كتب سبرينغر الإلكترونية. ISBN 978-0-387-35402-6.

[26] بوتكو، أليكسي ف.؛ بوتكو، فلاديمير ي.؛ كومزيروف، يوري أ. (2023). "الحد الأعلى العام للسعة الكهربائية وتجلياته في واجهات الجرافين المائية" . المجلة الدولية للعلوم الجزيئية . 24 (13) 10861. doi : 10.3390/ijms241310861 . PMC 10341730. PMID 37446037 .

[GeimNovoselov-27] يو، جي إل؛ جليل، ر.؛ بيل، ب.؛ مايوروف، أ.س.؛ بليك، ب.؛ شيدين، ف.؛ موروزوف، س.ف.؛ بونومارينكو، ل.أ.؛ تشيابيني، ف.؛ ويدمان، س.؛ زيتلر، يو.؛ كاتسنيلسون، م.إ.؛ جيم، أ.ك.؛ نوفوسيلوف، ك.س.؛ إلياس، د.س. (فبراير 2013). "ظواهر التفاعل في الجرافين كما تُرى من خلال السعة الكمومية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 110 ( 9): 3282-3286 . arXiv : 1302.3967 . Bibcode : 2013PNAS..110.3282Y . doi : 10.1073/pnas.1300599110 . PMC 3587260 . PMID 23401538 .

[conway2-28] 1 2 3 4 كونواي، برايان إيفانز ، "المكثفات الكهروكيميائية - طبيعتها ووظيفتها وتطبيقاتها" ، موسوعة الكيمياء الكهربائية ، مؤرشفة من الأصل في 13 أغسطس 2012.

[29] فراكوفياك، إلزبيتا ؛ جوريفيتش، ك.؛ ديلبو، ك.؛ بيغوين، فرانسوا (يوليو 2001). "مواد نانوية أنبوبية للمكثفات الفائقة". مجلة مصادر الطاقة . 97-98 : 822-825 . Bibcode : 2001JPS....97..822F . doi : 10.1016/S0378-7753(01)00736-4 .

[Garthwaite-30] غارثويت، جوزي (12 يوليو 2011). "كيف تعمل المكثفات الفائقة (ولماذا تقصر)" . Earth2Tech . شبكة GigaOM. مؤرشف من الأصل في 22 نوفمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 23 فبراير 2015 .

[Chodankar20-31] 1 2 3 شودانكار، نيليش ر.؛ فام، هونغ دوك؛ نانجوندان، أشوك كومار؛ فرناندو، جوزيف ف.س.؛ جايارامولو، كوليبوينا؛ غولدبرغ، ديمتري؛ هان، يونغ كيو؛ دوبال، ديباك ب. (سبتمبر 2020). "المعنى الحقيقي للمكثفات الزائفة ومقاييس أدائها: المكثفات الفائقة غير المتماثلة مقابل المكثفات الفائقة الهجينة" (ملف PDF) . مجلة سمول . 16 (37) e2002806. رمز Bibcode : 2020Small..1602806C . doi : 10.1002/smll.202002806 . PMID 32761793 .

[32] رينو؛ سونيا؛ فور، لاكشيتا؛ كومار، أشوك؛ تشاهال، سورجيت (20 أبريل 2024). "مواد الأقطاب الكهربائية للمكثفات الفائقة: مراجعة شاملة للتطورات والأداء" . مجلة تخزين الطاقة . 84 110698. Bibcode : 2024JEnSt..8410698R . doi : 10.1016/j.est.2024.110698 . ISSN 2352-152X .

[33] "دليل المستخدم لمكثفات أيونات الليثيوم (سلسلة LIC وLIB)" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 سبتمبر 2025 .

[34] "ورقة بيانات سلسلة CDA LIC" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليها بتاريخ 10 سبتمبر 2025 .

[35] "ورقة بيانات سلسلة CDA LIB" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليها بتاريخ 10 سبتمبر 2025 .

[36] "خلايا ووحدات مكثفات تيكتات الهجينة" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 سبتمبر 2025 .

[37] راني، جيه آر؛ ثانغافيل، آر؛ أوه، إس آي؛ لي، واي إس؛ جانغ، جيه إتش (2019). " مكثف فائق ذو كثافة طاقة عالية للغاية؛ تصنيع قائم على لفائف أكسيد الجرافين المُؤَثَّل بالثيول" . مواد نانوية . 9 (2): 148. doi : 10.3390/nano9020148 . PMC 6409971. PMID 30682829 .

[38] يو، إل بي؛ تشين، جي زد (2016). "مواد أقطاب الأكسدة والاختزال للمكثفات الفائقة" (ملف PDF) . مجلة مصادر الطاقة . 326 : 604-612 . رمز Bibcode : 2016JPS...326..604Y . doi : 10.1016/j.jpowsour.2016.04.095 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 19 يوليو 2018. تم الاطلاع عليه في 4 ديسمبر 2018 .

[39] مالمبرج، سيرت. أروليب، ماتي؛ تاراسوفا، الفيرا؛ فاسيلجيفا، فيكتوريا؛ كراسنو، إيليا؛ كرومي ، أندريس (23 سبتمبر 2020). "التقييم الكهروكيميائي للأقطاب الكهربائية المعتمدة على الكربون المشتقة من كربيد المغزول الكهربائي في إلكتروليتات غير مائية مختلفة لتطبيقات تخزين الطاقة" . ج . 6 (4): 59. دوى : 10.3390/c6040059 .

[40] مالمبرج، سيرت. أروليب، ماتي؛ سافيست، ناتاليا؛ تاراسوفا، الفيرا؛ فاسيلجيفا، فيكتوريا؛ كراسنو، إيليا؛ كاريك، مايك. ميكلي، فالديك؛ كرومي ، أندريس (1 يناير 2020). "أقطاب كهربائية مباشرة للمكثفات الكهربائية مزدوجة الطبقة من الكربون المشتق من الكربيد" . مجلة الكهرباء الساكنة . 103 103396. دوى : 10.1016/j.elstat.2019.103396 .

[41] "هل يمكن لألواح القنب النانوية أن تحل محل الجرافين لتحسين أقطاب المكثفات الفائقة؟" . كورزويل، تسريع الذكاء. 14 أغسطس 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 فبراير 2015 .

[Pandolfo-42] 1 2 3 4 باندولفو، أ.ج.؛ هولينكامب، أ.ف. (يونيو 2006). "خصائص الكربون ودورها في المكثفات الفائقة". مجلة مصادر الطاقة . 157 (1): 11-27 . Bibcode : 2006JPS...157...11P . doi : 10.1016/j.jpowsour.2006.02.065 .

[Kinoshita1992-43] كينوشيتا، كيم (يونيو 1992). تكنولوجيا الأكسجين الكهروكيميائية . وايلي. ISBN 978-0-471-57043-1.

[Y-Carbon-44] 1 2 3 "EnterosorbU، الأسئلة الشائعة" . كاربون-أوكرانيا. 2015.

[45] US 6787235 ، Nesbitt، CC & Sun، X.، "مواد الكربون غير المتبلورة الموحدة، تصنيعها واستخدامها"، الصادرة في 7 سبتمبر 2004، والمخصصة لشركة Reticle، Incorporated .

[46] لاين، ج.؛ يونس، س. (1992). "تأثير طريقة التحضير على توزيع حجم المسام للكربون المنشط من قشرة جوز الهند". الكربون . 30 (4): 601-604 . Bibcode : 1992Carbo..30..601L . doi : 10.1016/0008-6223(92)90178-Y .

[47] فيشر، يو.؛ ساليجر، ر.؛ بوك، ف.؛ بيتريسيفيتش، ر.؛ فريكه، ج. (أكتوبر 1997). "هلاميات الكربون الهوائية كمادة قطب كهربائي في المكثفات الفائقة". مجلة المواد المسامية 4 ( 4): 281-285 . doi : 10.1023/A:1009629423578 .

[AIP-48] ليرنر، إي جيه (أكتوبر 2004). "البساطة هي الأفضل مع الهلاميات الهوائية: فضول مختبري يتطور إلى استخدامات عملية" (ملف PDF) . الفيزيائي الصناعي . المعهد الأمريكي للفيزياء. الصفحات 26-30 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 2 أبريل 2015. تم الاطلاع عليه في 28 فبراير 2015 .

[49] لاكلير، م. (1 فبراير 2003). "استبدال تخزين الطاقة بمكثفات فائقة من هلام الكربون الهوائي" . إلكترونيات الطاقة . بنتون. مؤرشف من الأصل في 21 أكتوبر 2021. تم الاسترجاع في 28 فبراير 2015 .

[Hsing-Chi-50] 1 2 تشين، هسينغ-تشي؛ تشنغ، وي-يون؛ وانغ، يونغ-هوي؛ لو، شيه-يوان (5 ديسمبر 2012). "سعات نوعية فائقة للمكثفات الفائقة تم تحقيقها بواسطة مركبات نيكل كوبالتيت/هلام الكربون الهوائي". مواد وظيفية متقدمة . 22 (23): 5038-5043 . Bibcode : 2012AdvFM..22.5038C . doi : 10.1002/adfm.201201176 .

[51] بريسر، ف.؛ هيون، م.؛ غوغوتسي، ي. (مارس 2011). "الكربونات المشتقة من الكربيد - من الشبكات المسامية إلى الأنابيب النانوية والجرافين". مواد وظيفية متقدمة . 21 (5): 810-833 . Bibcode : 2011AdvFM..21..810P . doi : 10.1002/adfm.201002094 .

[52] كورينبليت، ي.؛ روز، م.؛ كوكريك، إ.؛ بورشاردت، ل.؛ كفيت، أ.؛ كاسكل، س.؛ يوشين، ج. (فبراير 2010). "مكثفات كهروكيميائية عالية الأداء تعتمد على الكربون المشتق من كربيد السيليكون المسامي المرتب" (ملف PDF) . ACS Nano . 4 (3): 1337–1344 . Bibcode : 2010ACSNa...4.1337K . doi : 10.1021/nn901825y . PMID 20180559. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 10 يناير 2014. تم الاطلاع عليه في 16 مايو 2013 .

[53] "مكثفات SkelCap فائقة الطاقة - ورقة البيانات" (ملف PDF) . شركة Skeleton Technologies. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 2 أبريل 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 فبراير 2015 .

[54] يو ، جي جي. بالاكريشنان، ك.؛ هوانغ، J.؛ مونييه، V.؛ سمتر، BG. سريفاستافا، أ؛ كونواي، م. ريدي، ألم؛ يو، J.؛ فاجتاي، ر.؛ أجيان ، رئيس الوزراء (مارس 2011). "المكثفات الفائقة الجرافين المستوية فائقة النحافة" . رسائل النانو . 11 (4): 1423–1427 . بيب كود : 2011NanoL ..11.1423Y . دوى : 10.1021/nl200225j . بميد 21381713 .

[55] بالانيسيلفام، ثانغافيلو؛ بايك، جونغ-بيوم (2015). "مواد ثنائية الأبعاد قائمة على الجرافين للمكثفات الفائقة". مواد ثنائية الأبعاد . 2 (3) 032002. رمز Bibcode : 2015TDM.....2c2002P . doi : 10.1088/2053-1583/2/3/032002 .

[56] بوشباراج، في إل؛ شيجومون، مم؛ كومار، أ. موروجيسان، S .؛ سي، ل.؛ فاجتاي، ر.؛ لينهاردت، RJ. نالاماسو، O .؛ أجيان ، رئيس الوزراء (أغسطس 2007). "أجهزة تخزين الطاقة المرنة المعتمدة على الورق النانوي" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، الولايات المتحدة الأمريكية . 104 (34): 13574– 13577. بيب كود : 2007PNAS..10413574P . دوى : 10.1073/pnas.0706508104 . بمك 1959422 . بميد 17699622 .

[PhysOrg-57] ماركوس، ج. (15 مارس 2012). "باحثون يطورون مكثفًا فائقًا من الجرافين يبشر بالخير للإلكترونيات المحمولة" . PhysOrg . Science X network . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 فبراير 2015 .

[58] القاضي، م. ف.؛ سترونج، ف.؛ دوبين، س.؛ كانر، ر. ب. (مارس 2012). "النقش بالليزر على مكثفات كهروكيميائية عالية الأداء ومرنة قائمة على الجرافين". مجلة ساينس . 335 (6074): 1326-1330 . رمز Bibcode : 2012Sci...335.1326E . doi : 10.1126/science.1216744 . PMID 22422977 .

[Bor_Jang-59] 1 2 دومي، ب. (26 نوفمبر 2010). "مكثف فائق من الجرافين يحطم الرقم القياسي للتخزين" . عالم الفيزياء . IOP . تم الاسترجاع في 28 فبراير 2015 .

[Dume-60] 1 2 تشنغوانغ، ل.؛ تشنينغ، ي.؛ نيف، د.؛ تشامو، أ.؛ جانغ، ب.ز. (نوفمبر 2010). "مكثف فائق قائم على الجرافين ذو كثافة طاقة فائقة". رسائل نانو . 10 (12): 4863-4868 . Bibcode : 2010NanoL..10.4863L . doi : 10.1021/nl102661q . PMID 21058713 .

[61] ميلر، جيه آر؛ أوتلو، آر إيه؛ هولواي، بي سي (سبتمبر 2010). "مكثف ذو طبقة مزدوجة من الجرافين مع ترشيح خط التيار المتردد". مجلة ساينس . 329 (5999): 1637-1639 . Bibcode : 2010Sci...329.1637M . doi : 10.1126/science.1194372 . PMID 20929845 .

[62] أمونتري، جاكوب؛ يان، شينغتشو؛ ديماركو، كريستوفر س.؛ ليفيسك، بيير ل.؛ عادل، تحسين؛ باك، جوردان؛ هولبروك، ماديسن؛ كوبو، كريستيان؛ وانغ، تشيينغ؛ صن، ديهو؛ بياكي، آدم ج.؛ ويلسون-ستوكس، شارليزيتا إي.؛ واتانابي، كينجي؛ تانيغوتشي، تاكاشي؛ دين، كوري ر.؛ هايت ووكر، أنجيلا ر.؛ بارماك، كاتايون؛ مارتيل، ريتشارد؛ هون، جيمس (20 يونيو 2024). "تخليق الجرافين القابل للتكرار بواسطة الترسيب الكيميائي للبخار الخالي من الأكسجين". نيتشر . 630 (8017): 636-642 . Bibcode : 2024Natur.630..636A . دوى : 10.1038/s41586-024-07454-5 . بميد 38811732 .

[63] كيم، سيونيونغ؛ شين، سوميونغ؛ كيم، تايكوانغ؛ دو، هيوون؛ سونغ، مينهو؛ لي، تشانغوون؛ كيم، كيسو؛ تشو، سيونغمين؛ سيو، ديفيد هـ.؛ سيو، سوناي (مارس 2016). "عملية نقل رطب قوية للجرافين عبر بولي ميثيل ميثاكريلات منخفض الوزن الجزيئي". الكربون . 98 : 352-357 . Bibcode : 2016Carbo..98..352K . doi : 10.1016/j.carbon.2015.11.027 .

[64] موسى، أحمد أ.؛ عابد، ميادة س . (30 يونيو 2021). "تحضير الجرافين وتقشير الجرافيت" . المجلة التركية للكيمياء . 45 (3): 493-519 . doi : 10.3906/kim-2101-19 . PMC 8326494. PMID 34385847 .

[65] توبان، ماثيو؛ بروس، تييري؛ بيلانجر، دانيال (2004). "آلية تخزين الشحنة لقطب MnO2 _{المستخدم} في المكثف الكهروكيميائي المائي". مجلة المواد الكيميائية . 16 (16): 3184-3190 . doi : 10.1021/cm049649j .

[66] بانغ، سوه-سيم؛ أندرسون، مارك أ.؛ تشابمان، توماس و. (2000). "مواد أقطاب كهربائية جديدة للمكثفات الفائقة ذات الأغشية الرقيقة: مقارنة الخصائص الكهروكيميائية لثاني أكسيد المنغنيز المُشتق من طريقة سول-جل والمُرسب كهربائيًا" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 147 (2): 444-450 . Bibcode : 2000JElS..147..444P . doi : 10.1149/1.1393216 .

[67] بروس، تييري؛ بيلانجر، دانيال؛ لونغ، جيفري دبليو. (1 يناير 2015). "أن تكون أو لا تكون شبه سعوية؟" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 162 (5): A5185– A5189. doi : 10.1149/2.0201505jes .

[68] Zheng, JP (1995). "أكسيد الروثينيوم المائي كمادة قطب كهربائي للمكثفات الكهروكيميائية". مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 142 (8): 2699-2703 . Bibcode : 1995JElS..142.2699Z . doi : 10.1149/1.2050077 .

[69] داس، راجيب ك.؛ ليو، بو؛ رينولدز، جون ر.؛ رينزلر، أندرو ج. (2009). "هندسة المسامية الكبيرة في أغشية أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار". رسائل نانو . 9 (2): 677-683 . Bibcode : 2009NanoL...9..677D . doi : 10.1021/nl803168s . PMID 19170555 .

[70] وانغ، و.؛ غو، س.؛ لي، إ.؛ أحمد، ك.؛ تشونغ، ج.؛ فافورز، ز.؛ زايرا، ف.؛ أوزكان، م.؛ أوزكان، س.س. (2014). "جسيمات نانوية من أكسيد الروثينيوم المائي مثبتة على رغوة هجينة من الجرافين وأنابيب الكربون النانوية للمكثفات الفائقة" . التقارير العلمية . 4 4452. Bibcode : 2014NatSR...4.4452W . doi : 10.1038/srep04452 . PMC 3964521. PMID 24663242 .

[71] "مكثفات فائقة محسنة لبطاريات أفضل ومركبات كهربائية « مكتبة كرزويل + مجموعات" .

[72] سيمون، واي. جوجوتسي (نوفمبر 2008). "مواد للمكثفات الكهروكيميائية" (ملف PDF) . مجلة نيتشر ماتيريالز . 7 (11): 845-854 . Bibcode : 2008NatMa...7..845S . doi : 10.1038/nmat2297 . PMID 18956000 .

[73] مكثف PAS من نوع العملة المعدنية ، شركة تايو يودن، شركة شو إلكترونيكس المحدودة.

[Arumugam-74] 1 2 3 4 أروموجام، بهاراتي؛ ماياكريشنان، جوبيرامان؛ سوبورايان مانيكافاساجام، سوريش كومار؛ كيم، سيونغ تشول؛ فاناراج، رامكومار (يوليو 2023). "نظرة عامة على مواد الأقطاب الكهربائية النشطة لتطبيقات المكثفات الفائقة عالية الأداء والكفاءة" . كريستالات . 13 (7): 1118. Bibcode : 2023Cryst..13.1118A . doi : 10.3390/cryst13071118 . ISSN 2073-4352 .

[technology.nasa.gov-75] 1 2 "بطارية مكثف فائق هجينة جديدة صلبة الحالة | بوابة T2" . technology.nasa.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 فبراير 2025 .

[76] لو، باي؛ شيو، دونغفنغ؛ يانغ، هونغ؛ ليو، يينونغ (1 مارس 2013). "المكثفات الفائقة وأبحاث النانو نحو تخزين الطاقة الكهروكيميائية" . المجلة الدولية للمواد الذكية والنانوية . 4 (1): 2-26 . Bibcode : 2013IJSNM...4....2L . doi : 10.1080/19475411.2011.652218 . ISSN 1947-5411 .

[77] لي، شين؛ وي، بينغتشينغ (2012). "تخليق سهل وسلوك فائق السعة لأغشية هجينة من أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار/ثاني أكسيد المنغنيز _" . طاقة النانو . 1 (3): 479-487 . doi : 10.1016/j.nanoen.2012.02.011 .

[78] H. Gualous et al.: Lithium Ion capacitor characterization and modelling , ESSCAP'08 – 3rd European Symposium on Supercaps and Applications, Rome, Italy 2008.

[FDK-79] "شركة FDK تبدأ الإنتاج الضخم لمكثفات أيونات الليثيوم عالية السعة؛ تطبيقات السيارات والطاقة المتجددة" . مؤتمر السيارات الخضراء. 4 يناير 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 مايو 2013 .

[Nanohybrid-80] 1 2 ناوي، كاتسوهيكو؛ ناوي، واكو؛ أوياجي، شينتارو؛ مياموتو، جون إيتشي؛ كامينو ، تاكيو (2013). "الجيل الجديد من المكثفات النانوية الهجينة الفائقة"". Accounts of Chemical Research . 46 (5): 1075–1083 . Bibcode : 2013AcChR..46.1075N . doi : 10.1021/ar200308h . PMID 22433167 .

[Asaithambi-81] 1 2 أسيثامبي، إس. ساكثيفيل، P.؛ كاروبايا، م.؛ يوفاكومار، ر. بالاموروغان، ك.؛ أحمد، تنصير؛ خان، مجيد؛ رامالينغام، ج.؛ محمد، مصطفى كا؛ رافي ج. (أبريل 2021). “تحضير القطب الكهربائي Fe-SnO2@CeO2 النانوي لتحليل أداء جهاز المكثف الفائق غير المتماثل”. مجلة تخزين الطاقة . 36 102402. دوى : 10.1016/j.est.2021.102402 .

[Abdah-82] 1 2 محمد عبده، محمد أمير العيزت؛ أزمان، نور حواء نبيلة؛ كولاندايفالو، شاليني؛ سليمان، يسران (14-11-2019). "مكثف فائق غير متماثل من ألياف الكربون المغزولة كهربائيًا / بولي (3،4-إيثيلين ديوكسي ثيوفين) / أكسيد المنغنيز // الكربون المنشط بأداء كهروكيميائي متفوق" . التقارير العلمية . 9 (1): 16782. بيب كود : 2019NatSR...916782M . دوى : 10.1038/s41598-019-53421-ث . بمك 6856085 . بميد 31728061 .

[Huang-83] 1 2 هوانغ، يوانيوان؛ شي، تيلين؛ جيانغ، شولان؛ تشنغ، سيي؛ تاو، شيانغشو؛ تشونغ، يان؛ لياو، غوانغلان؛ تانغ، زيرونغ (7 ديسمبر 2016). "تحسين استقرار دورات الشحن والتفريغ لمصفوفات الأسلاك النانوية ذات الغلاف واللب NiCo2S4@NiO للمكثفات الفائقة غير المتماثلة ذات الحالة الصلبة بالكامل" . التقارير العلمية . 6 (1) 38620. Bibcode : 2016NatSR...638620H . doi : 10.1038/srep38620 . PMC 5141571. PMID 27924927 .

[Jiang-84] جيانغ ، جينغ؛ لي، تشيبنغ؛ هي، شينروي؛ هو، يالين؛ لي، فو؛ هوانغ، باي؛ وانغ، تشاو (أغسطس 2020). "مكثف فائق غير متماثل جديد قائم على السكوتيروديت CoP3 ذو كثافة طاقة فائقة". Small . 16 (31) e2000180. Bibcode : 2020Small..1600180J . doi : 10.1002/smll.202000180 . PMID 32596998 .

[85] P. Simon, A. Burke, Nanostructured Carbons: Double-Layer Capitance and More .

[86] رباعي فلوروبورات رباعي إيثيل الأمونيوم – ملخص المركب، CID 2724277 من PubChem .

[Salanne-87] 1 2 سالان، ماثيو (30 مايو 2017). "السوائل الأيونية لتطبيقات المكثفات الفائقة". مواضيع في الكيمياء الحالية . 375 (3) 63. Bibcode : 2017TCCh..375...63S . doi : 10.1007/s41061-017-0150-7 . PMID 28560657 .

[88] أ. شنيولي، ر. جالاي، خصائص وتطبيقات المكثفات الفائقة، من أحدث التقنيات إلى الاتجاهات المستقبلية ، PCIM 2000.

[89] أ. لافورج وآخرون. تطوير جيل جديد من المكثفات الفائقة لتطبيقات النقل . مؤرشف في 10 يناير 2014 في Wayback Machine .

[90] دليل فني لمكثف Nesscap الفائق - شركة NESSCAP المحدودة، 2008.

[maxwell_Product_Guide-91] 1 2 3 دليل منتجات ماكسويل بوستكاب – مكثفات ماكسويل تكنولوجيز بوستكاب الفائقة – رقم الوثيقة 1014627.1 . مؤرشف في 12 مايو 2013 في أرشيف الإنترنت ، ماكسويل تكنولوجيز، إنكوربوريتد 2009.

[92] ماكسويل، سلسلة K2 . مؤرشف في 17 يوليو 2013 في Wayback Machine .

[Marts-93] 1 2 3 مارتس، جون (9 مايو 2018). نموذج مُحسَّن قائم على الفيزياء ومنخفض الرتبة لديناميكيات مكثف الطبقة المزدوجة الكهربائية غير الفارادية . المجموعات الرقمية لكولورادو (أطروحة). جامعة كولورادو، كولورادو سبرينغز. مكتبة عائلة كريمر. hdl : 10976/166930 .

[94] (في دفع المركبات، ينبغي مراعاة كفاءة تحويل الطاقة مما يؤدي إلى3700 واط/كجم مع الأخذ في الاعتبار كفاءة محرك الاحتراق الداخلي النموذجية بنسبة 30%)

[95] كريستن، ت.؛ أولر، س. (2002). "تحسين مكونات تخزين الطاقة باستخدام مخططات راغون". مجلة مصادر الطاقة . 110 (1): 107-116 . Bibcode : 2002JPS...110..107C . doi : 10.1016/S0378-7753(02)00228-8 .

[96] دان-رانكين، د.؛ ليال، إ. مارتينز؛ والثر، د.س. (2005). "أنظمة الطاقة الشخصية". مجلة التقدم في علوم الطاقة والاحتراق . 31 ( 5-6 ): 422-465 . رمز Bibcode : 2005PECS...31..422D . doi : 10.1016/j.pecs.2005.04.001 .

[maxwell_lifetime-97] ملاحظة تطبيقية – تقدير عمر وحدات تخزين الطاقة. مؤرشفة في 13 يونيو 2018 في Wayback Machine ، شركة ماكسويل تكنولوجيز، 2007.

[98] شركة باناسونيك للأجهزة الإلكترونية المحدودة: بيانات خصائص مكثفات الذهب . مؤرشفة في 11 يناير 2014 على موقع Wayback Machine . في: الدليل الفني لمكثفات الطبقة المزدوجة الكهربائية، الإصدار 7.4، 2011.

[99] بوناكورسو، ف.، كولومبو، ل.، يو، ج.، ستولر، م.، توزيني، ف.، فيراري، أ.، ... بيليغريني، ف. (2015). الجرافين، والبلورات ثنائية الأبعاد ذات الصلة، والأنظمة الهجينة لتحويل الطاقة وتخزينها. مجلة ساينس، 1246501-1246501.

[cellvssystem-100] 1 2 P. Van den Bossche et al.: The Cell vs the System: Standardization challenges for electrical storage devices , EVS24 International Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Symposium, Stavanger, Norway 2009.

[101] غراهام بيتشير، إذا كان الغطاء مناسبًا... مؤرشف في 13 يناير 2015 في آلة Wayback . الإلكترونيات الجديدة. 26 مارس 2006.

[102] "مصباح يدوي LED فائق السعة يُشحن في 90 ثانية" . Tech.slashdot.org. 10 ديسمبر 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 مايو 2013 .

[103] "مكبرات صوت بلوتوث تعمل بالهيليوم ومكثفات فائقة" . Gizmag.com. 27 نوفمبر 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 نوفمبر 2013 .

[104] "مفك براغي لاسلكي من كولمان فلاش سيل يُشحن في 90 ثانية فقط" . أوه جيزمو!، 11 سبتمبر 2007. مؤرشف من الأصل في 7 مارس 2012. تم الاطلاع عليه في 29 مايو 2013 .

[Farhadi-105] 1 2 م. فرهادي و أ. محمد، التشغيل في الوقت الحقيقي والتحليل التوافقي للشبكة الدقيقة الهجينة المعزولة وغير المعزولة للتيار المستمر ، IEEE Trans. Ind. Appl.، المجلد 50، العدد 4، الصفحات 2900-2909، يوليو/أغسطس 2014.

[106] مانجاراج، مريتيونجايا؛ باندا، أنوب كومار؛ بينثيا، تريلوشان (2016). "مُعَوِّض القدرة التفاعلي الثابت (DSTATCOM) المدعوم بمكثف فائق لتقليل التوافقيات وتصحيح معامل القدرة". مؤتمر طلاب IEEE لعام 2016 حول الهندسة الكهربائية والإلكترونية وعلوم الحاسوب (SCEECS) . الصفحات 1-6 . doi : 10.1109/SCEECS.2016.7509275 . ISBN 978-1-4673-7918-2.

[107] Farhadi, Mustafa; Mohammed, Osama (2015). "Adaptive Energy Management in Redundant Hybrid DC Microgrid for Pulse Load Mitigation". IEEE Transactions on Smart Grid. 6 (1): 54–62. Bibcode:2015ITSG....6...54F. doi:10.1109/TSG.2014.2347253.

[108] Farhadi, Mustafa; Mohammed, Osama (2015). "Performance enhancement of actively controlled hybrid DC microgrid and pulsed power load". IEEE Transactions on Industry Applications. 51 (5): 3570–3578. doi:10.1109/tia.2015.2420630.

[Gallay-109] R. Gallay, Garmanage, Technologies and applications of Supercapacitors. Archived 30 January 2014 at the Wayback Machine, University of Mondragon, 22 June 2012.

[110] Johnson, David A. "SuperCapacitors as Energy Storage". Discoversolarenergy.com. Retrieved 29 May 2013.

[111] A. Stepanov, I. Galkin, Development of supercapacitor based uninterruptible power supply. Archived 11 January 2014 at the Wayback Machine, Doctoral school of energy- and geo-technology, 15–20 January 2007. Kuressaare, Estonia.

[112] "Supercapacitor UPS". Marathon Power. Archived from the original on 20 April 2013. Retrieved 29 May 2013.

[Miller_TMA-113] 1 2"Maxwell Technologies Ultracapacitors (ups power supply) Uninterruptible Power Supply Solutions". Maxwell.com. Archived from the original on 22 May 2013. Retrieved 29 May 2013.

[114] International Energy Agency, Photovoltaic Power Systems Program, The role of energy storage for mini-grid stabilization. Archived 14 May 2013 at the Wayback Machine, IEA PVPS Task 11, Report IEA-PVPS T11-02:2011, July 2011.

[115] J. R. Miller, JME, Incorporated and Case Western Reserve University, Capacitors for Power Grid Storage, (Multi-Hour Bulk Energy Storage using Capacitors).

[116] Ghazanfari, A.; Hamzeh, M.; Mokhtari, H.; Karimi, H. (December 2012). "Active Power Management of Multihybrid Fuel Cell/Supercapacitor Power Conversion System in a Medium Voltage Microgrid". IEEE Transactions on Smart Grid. 3 (4): 1903–1910. Bibcode:2012ITSG....3.1903G. doi:10.1109/TSG.2012.2194169.

[117] Crispo, Rick; Brekken, Ted K. A. (2013). "A motor-generator and supercapacitor based system for microgrid frequency stabilization". 2013 1st IEEE Conference on Technologies for Sustainability (Sus Tech). pp. 162–166. doi:10.1109/SusTech.2013.6617314. ISBN 978-1-4673-4630-6.

[118] Inthamoussou, F. A.; Pegueroles-Queralt, J.; Bianchi, F. D. (September 2013). "Control of a Supercapacitor Energy Storage System for Microgrid Applications". IEEE Transactions on Energy Conversion. 28 (3): 690–697. Bibcode:2013ITEnC..28..690I. doi:10.1109/TEC.2013.2260752. hdl:11336/23530.

[119] Lehtimäki, Suvi; Li, Miao; Salomaa, Jarno; Pörhönen, Juho; Kalanti, Antti; Tuukkanen, Sampo; Heljo, Petri; Halonen, Kari; Lupo, Donald (2014). "Performance of printable supercapacitors in an RF energy harvesting circuit". International Journal of Electrical Power. 58: 42–46. Bibcode:2014IJEPE..58...42L. doi:10.1016/j.ijepes.2014.01.004.

[120] yec.com.tw. "super capacitor supplier list | YEC | This high-energy capacitor from a defibrillator can deliver a lethal 500 joules of energy". YEC. Archived from the original on 11 January 2014. Retrieved 29 May 2013.

[121] Jaafar, Amine; Sareni, Bruno; Roboam, Xavier; Thiounn-Guermeur, Marina (2010). "Sizing of a hybrid locomotive based on accumulators and ultracapacitors". 2010 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference. pp. 1–6. doi:10.1109/VPPC.2010.5729131. ISBN 978-1-4244-8220-7.

[122] J. R. Miller, A. F. Burke, Electrochemical Capacitors: Challenges and Opportunities for Real-World Applications, ECS, Vol. 17, No. 1, Spring 2008.

[123] uelcellworks.com. "Fuel Cell Works Supplemental News Page". Archived from the original on 21 May 2008. Retrieved 29 May 2013.

[Sinautec-124] "SINAUTEC, Automobile Technology, LLC". Sinautecus.com. Archived from the original on 8 October 2013. Retrieved 29 May 2013.

[125] M. Fröhlich, M. Klohr, St. Pagiela: Energy Storage System with UltraCaps on Board of Railway Vehicles. Archived 11 January 2014 at the Wayback Machine. In: Proceedings – 8th World Congress on Railway Research, May 2008, Soul, Korea.

[126] Bombardier, MITRAC Energy Saver Support PDF.

[127] Bombardier, MITRAC Energy Saver Presentation PDF.

[128] "Rhein-Neckar Verkehr orders more supercapacitor trams". Railway Gazette. 5 April 2011. Archived from the original on 8 June 2011. Retrieved 29 May 2013.

[129] "STEEM – promoting energy savings for tramways". Alstom, STEEM.

[130] "Supercapacitors to be tested on Paris STEEM tram". Railway Gazette. 8 July 2009. Archived from the original on 17 September 2011. Retrieved 29 May 2013.

[131] "Genève tram trial assesses supercapacitor performance". Railway Gazette. 7 August 2012. Archived from the original on 10 December 2012. Retrieved 29 May 2013.

[132] "Energy Storage". Siemens.com. Archived from the original on 12 May 2013. Retrieved 29 May 2013.

[133] "Supercapacitor energy storage for South Island Line". Railway Gazette. 3 August 2012. Archived from the original on 10 December 2012. Retrieved 29 May 2013.

[134] "Supercapacitor light metro train unveiled". Railway Gazette. 23 August 2012. Archived from the original on 10 December 2012. Retrieved 29 May 2013.

[e14-135] 1 2 3"First one up the drive". The Economist. 10 July 2014.

[136] 武汉首列超级电容100%低地板有轨电车首发试乘 (Wuhan's first supercapacitor 100%-low-floor streetcar starts its first trial run), 中国新闻网, 31 May 2016.

[137] "4-Neo Green Power"(PDF). Archived from the original(PDF) on 10 January 2014. Retrieved 23 October 2013.

[138] "UITP 2015: Alstom launches SRS, a new ground-based static charging system, and extends its APS solution to road transportation". www.alstom.com. Retrieved 4 November 2017.

[139] "Alstom's integrated tramway system starts commercial operation in Rio a few months before the Olympics". www.alstom.com. Retrieved 4 November 2017.

[140] "First one up the drive: A new sort of storage device gives lithium-ion batteries a run for their money". The Economist. 12 July 2014.

[141] "The Ultracapbus – VAG Nürnberg – Öffentlicher Personennahverkehr in Nürnberg". Vag.de. Archived from the original on 11 January 2014. Retrieved 29 May 2013.

[142] Stefan Kerschl, Eberhard Hipp, Gerald Lexen: Effizienter Hybridantrieb mit Ultracaps für Stadtbusse. Archived 11 January 2014 at the Wayback Machine. 14. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik 2005 (in German).

[143] V. Härri, S. Eigen, B. Zemp, D. Carriero: Kleinbus "TOHYCO-Rider" mit SAM-Superkapazitätenspeicher. Archived 11 January 2014 at the Wayback Machine. Jahresbericht 2003 – Programm "Verkehr & Akkumulatoren", HTA Luzern, Fachhochschule Zentralschweiz (Germany).

[144] Hamilton, Tyler (19 October 2009). "Next Stop: Ultracapacitor Buses | MIT Technology Review". Technologyreview.com. Archived from the original on 26 March 2013. Retrieved 29 May 2013.

[145] "Green 'tribrid' minibus unveiled". BBC. 5 June 2008. Retrieved 12 January 2013.

[146] "Launch of Europe's First Tribrid Green Minibus". 30 May 2008. Archived from the original on 11 January 2014. Retrieved 12 January 2013.

[147] Formula One 2011: Power-Train Regulation Framework. Archived 17 February 2012 at the Wayback Machine. 24 May 2007. Retrieved on 23 April 2013.

[148] "Die große Analyse: KERS für Dummys – Formel 1 bei" (in German). Motorsport-total.com. 25 May 2013. Retrieved 29 May 2013.

[149] "Toyota TS030 LMP1 hybrid revealed". Racecar Engineering. 24 January 2012. Retrieved 30 May 2013.

[150] Schurig, Marcus (9 April 2012). "Die Hybridtechnik im Toyota TS030: Mit Superkondensatoren zum LeMans-Erfolg". sport auto.

[151] Jaillet, Fred (15 June 2012). "Post TOYOTA Racing Impresses In Le Mans Qualifying • TOYOTA Racing – FIA World Endurance Championship Team". Toyotahybridracing.com. Retrieved 30 May 2013.

[152] Barnes, Joey (7 February 2024). "IndyCar's incoming electrical hybrid engine system explained". Autosport. Retrieved 18 May 2025.

[153] A. F. Burke, Batteries and Ultracapacitors for Electric, Hybrid, and Fuel Cell Vehicles. Archived 7 January 2014 at the Wayback Machine.

[154] Cap-XX Supercapacitors for Automotive & Other Vehicle ApplicationsArchived 19 June 2013 at the Wayback Machine, March 2012

[155] A. Pesaran, J. Gonder, Recent Analysis of UCAPs in Mild Hybrids. Archived 7 October 2012 at the Wayback Machine, National Renewable Energy Laboratory, Golden, Colorado, 6th Advanced Automotive Battery Conference, Baltimore, Maryland, 17–19 May 2006.

[156] AFS TRINITY UNVEILS 150 MPG EXTREME HYBRID (XH) SUV. Archived 29 February 2012 at the Wayback Machine. AFS Trinity Power Corporation. 13 January 2008. Retrieved on 31 March 2013.

[157] Ross, Jeffrey N. (5 July 2013). "2014 Mazda6 i-Eloop to net 40 mpg hwy, 28 mpg city". Autoblog.

[158] A. E. Kramer, Billionaire Backs a Gas–Electric Hybrid Car to Be Built in Russia, The New York Times, 13 December 2010 .

[159] Londoner Emirates Air Line: Teuerste Seilbahn der Welt mit fraglicher verkehrlicher Bedeutung.

[160] ISR, Internationale Seilbahn Rundschau, Beste Unterhaltung über den Wolken

[Fernando-161] 1 2 3Fernando, Jayathu; Kularatna, Nihal; Silva, Shanima; Silva Thotabaddadurage, Sadeeshvara (June 2022). "Supercapacitor assisted surge absorber technique: high performance transient surge protectors for consumer electronics". IEEE Power Electronics Magazine. 9 (2): 48–60. doi:10.1109/MPEL.2022.3171644. ISSN 2329-9215.

[Kularatna-162] 1 2 3 4Kularatna, Nihal; Jayananda, Dilini (June 2020). "Supercapacitor-Based Long Time-Constant Circuits: A Unique Design Opportunity for New Power Electronic Circuit Topologies". IEEE Industrial Electronics Magazine. 14 (2): 40–56. doi:10.1109/MIE.2019.2959199. ISSN 1941-0115.

[163] ttps://ieeexplore.ieee.org/document/7425373/

[US9466977B2-164] 1 2https://patents.google.com/patent/US9466977B2/pt-PT

[165] ttps://patents.google.com/patent/WO2014189389A1/en?oq=WO2014%2f189389+A1

[US7907430B2-166] 1 2US7907430B2,KULARATNA, Nihal&Fernando, Lewis Jayathu,"High current voltage regulator",issued 15 March 2011

[167] ttps://ieeexplore.ieee.org/document/11370688/

[168] ttps://ieeexplore.ieee.org/document/11143905/

[169] ttps://ieeexplore.ieee.org/document/10262070/

[170] Liesaputra, Veronica; Witten, Ian H.; Bainbridge, David (2009). "Creating and Reading Realistic Electronic Books". Computer. IEEE.

[171] ttps://ieeexplore.ieee.org/document/9707662/

[172] ttps://www.instylehifi.com.au/thor-technologies-tviq-2-smart-tviq-power-protection-filtration.html?srsltid=AfmBOop1Lo4-hHJo8pLMP_hy9FiDDK-UzjqYNU8DDaPx4UbcZLm_J93l

[173] Thotabaddadurage, Sadeeshvara Udayanga Silva; Kularatna, Nihal; Steyn-Ross, D. Alistair (April 2023). "Permeance Based Design and Analysis of Supercapacitor Assisted Surge Absorber for Magnetic Component Selection". IEEE Transactions on Industrial Electronics. 70 (4): 3593–3603. doi:10.1109/TIE.2022.3172769. ISSN 1557-9948.

[174] Thotabaddadurage, Sadeeshvara Silva; Kularatna, Nihal; Steyn-Ross, D. Alistair (January 2023). "Importance of Leakage Magnetic Field and Fringing Flux in Surge Protector Design". IEEE Transactions on Industry Applications. 59 (1): 289–299. doi:10.1109/TIA.2022.3208920. ISSN 1939-9367.

[175] Jayananda, Dilini; Kularatna, Nihal; Steyn‐Ross, David Alistair (July 2020). "Supercapacitor‐assisted LED (SCALED) technique for renewable energy systems: a very low frequency design approach with short‐term DC‐UPS capability eliminating battery banks". IET Renewable Power Generation. 14 (9): 1559–1570. doi:10.1049/iet-rpg.2019.1307. hdl:10289/16841. ISSN 1752-1416.

[176] ttps://ieeexplore.ieee.org/document/11143905

[177] Ariyarathna, Thilanga; Kularatna, Nihal; Gunawardane, Kosala; Jayananda, Dilini; Steyn-Ross, David Alistair (July 2021). "Development of Supercapacitor Technology and Its Potential Impact on New Power Converter Techniques for Renewable Energy". IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Industrial Electronics. 2 (3): 267–276. doi:10.1109/JESTIE.2021.3061962. ISSN 2687-9743.

[178] Energy Storage Devices for Renewable Energy-Based Systems. 13 May 2021. ISBN 978-0-12-820778-9.

[179] Yang, X.; Cheng, C.; Wang, Y.; Li, D. (August 2013). "Liquid-mediated dense integration of graphene materials for compact capacitive energy storage". Science. 341 (6145): 534–537. Bibcode:2013Sci...341..534Y. doi:10.1126/science.1239089. PMID 23908233.

[Signorelli-180] Signorelli, R.; Ku, D.C.; Kassakian, J.G.; Schindall, J.E. (November 2009). "Electrochemical Double-Layer Capacitors Using Carbon Nanotube Electrode Structures". Proceedings of the IEEE. 97 (11): 1837–1847. doi:10.1109/JPROC.2009.2030240. hdl:1721.1/54729.

[181] Fastcap. "Paradigm shift". FastCap Systems. Archived from the original on 21 June 2013. Retrieved 30 May 2013.

[182] "New carbon material boosts supercapacitors". Rsc.org. 13 May 2011. Retrieved 1 March 2015.

[183] Zhu, Yanwu; Murali, Shanthi; Stoller, Meryl D.; Ganesh, K. J.; Cai, Weiwei; Ferreira, Paulo J.; Pirkle, Adam; Wallace, Robert M.; Cychosz, Katie A.; Thommes, Matthias; Su, Dong; Stach, Eric A.; Ruoff, Rodney S. (24 June 2011). "Carbon-Based Supercapacitors Produced by Activation of Graphene". Science. 332 (6037): 1537–1541. Bibcode:2011Sci...332.1537Z. doi:10.1126/science.1200770. PMID 21566159.

[184] Kim, T. Y.; Jung, G.; Yoo, S.; Suh, K. S.; Ruoff, R. S. (July 2013). "Activated graphene-based carbons as supercapacitor electrodes with macro- and mesopores". ACS Nano. 7 (8): 6899–6905. Bibcode:2013ACSNa...7.6899K. doi:10.1021/nn402077v. PMID 23829569.

[CMP-185] "Microporous polymer material for supercapacitors with large capacitance, high energy and power densities and excellent cycle life". Green Car Congress.

[Donglin-186] Kou, Yan; Xu, Yanhong; Guo, Zhaoqi; Jiang, Donglin (2011). "Supercapacitive Energy Storage and Electric Power Supply Using an Aza-Fused π-Conjugated Microporous Framework". Angewandte Chemie. 50 (37): 8753–8757. Bibcode:2011AngCh.123.8912K. doi:10.1002/ange.201103493. PMID 21842523.

[187] Izadi-Najafabadi, A.; Yamada, T.; Futaba, D. N.; Yudasaka, M.; Takagi, H.; Hatori, H.; Iijima, S.; Hata, K. (2011). "High-Power Supercapacitor Electrodes from Single-Walled Carbon Nanohorn/Nanotube Composite". ACS Nano. 5 (2): 811–819. Bibcode:2011ACSNa...5..811I. doi:10.1021/nn1017457. PMID 21210712.

[188] Tang, Zhe; Chun-hua, Tang; Gong, Hao (2012). "A High Energy Density Asymmetric Supercapacitor from Nano-architectured Ni(OH)2/Carbon Nanotube Electrodes". Adv. Funct. Mater. 22 (6): 1272–1278. Bibcode:2012AdvFM..22.1272T. doi:10.1002/adfm.201102796.

[189] Mai, L.; Li, H.; Zhao, Y.; Xu, L.; Xu, X.; Luo, Y.; Zhang, Z.; Ke, W.; Niu, C.; Zhang, Q. (2013). "Fast ionic diffusion-enabled nanoflake electrode by spontaneous electrochemical pre-intercalation for high-performance supercapacitor". Sci Rep. 3 1718. Bibcode:2013NatSR...3.1718M. doi:10.1038/srep01718. PMC 3634106.

[190] Zang, L.; et al. (2014). "Porous 3D graphene-based bulk materials with exceptional high surface area and excellent conductivity for supercapacitors". Sci Rep. 3 1408. Bibcode:2013NatSR...3.1408Z. doi:10.1038/srep01408. PMC 3593215. PMID 23474952.

[191] Wu, Zhong-Shuai; Feng, Xinliang; Cheng, Hui-Ming (2013). "Recent advances in graphene-based planar micro-supercapacitors for on-chip energy storage". National Science Review. 1 (2): 277–292. doi:10.1093/nsr/nwt003.

[192] "Ultra-thin capacitors could acclerate development of next-gen electronics | KurzweilAI". www.kurzweilai.net. 28 February 2016. Retrieved 11 February 2014.

[193] Wang, Chengxiang; Osada, Minoru; Ebina, Yasuo; Li, Bao-Wen; Akatsuka, Kosho; Fukuda, Katsutoshi; Sugimoto, Wataru; Ma, Renzhi; Sasaki, Takayoshi (19 February 2014). "All-Nanosheet Ultrathin Capacitors Assembled Layer-by-Layer via Solution-Based Processes". ACS Nano. 8 (3): 2658–2666. Bibcode:2014ACSNa...8.2658W. doi:10.1021/nn406367p. PMID 24548057.

[194] Borghino, Dario (19 April 2015). "New device combines the advantages of batteries and supercapacitors". www.gizmag.com. Retrieved 10 February 2016.

[195] "Flexible 3D graphene supercapacitors may power portables and wearables | KurzweilAI". www.kurzweilai.net. Retrieved 11 February 2016.

[196] Peng, Zhiwei; Lin, Jian; Ye, Ruquan; Samuel, Errol L. G.; Tour, James M. (28 January 2015). "Flexible and Stackable Laser-Induced Graphene Supercapacitors". ACS Applied Materials & Interfaces. 7 (5): 3414–3419. Bibcode:2015AAMI....7.3414P. doi:10.1021/am509065d. PMID 25584857.

[197] "Battery breakthrough charges in seconds, lasts for a week | KurzweilAI". www.kurzweilai.net. 25 November 2016. Retrieved 2 February 2017.

[198] Choudhary, Nitin; Li, Chao; Chung, Hee-Suk; Moore, Julian; Thomas, Jayan; Jung, Yeonwoong (27 December 2016). "High-Performance One-Body Core/Shell Nanowire Supercapacitor Enabled by Conformal Growth of Capacitive 2D WS2 Layers". ACS Nano. 10 (12): 10726–10735. Bibcode:2016ACSNa..1010726C. doi:10.1021/acsnano.6b06111. PMID 27732778.

[199] Raut, A.; Parker, C.; Glass, J. (2010). "A method to obtain a Ragone plot for evaluation of carbon nanotube supercapacitor electrodes". Journal of Materials Research. 25 (8): 1500–1506. Bibcode:2010JMatR..25.1500R. doi:10.1557/JMR.2010.0192.

[200] "The Global Supercapacitor Market is Facing Unique Challenges in 2016". MarketEYE. 10 March 2016. Archived from the original on 3 November 2016. Retrieved 19 March 2017.

[201] Dennis Zogbi, Paumanok Group, 4 March 2013, Supercapacitors the Myth, the Potential and the Reality.

[202] "Supercapacitor Technologies and Markets 2016-2026". IDTechEx. 1 November 2016. Retrieved 10 March 2017.

[203] T2+2 Market Overview. Archived 16 May 2011 at the Wayback Machine, Ch. Ahern, Supercapacitors, 10 December 2009, Project Number NET0007IO.

[

[

[ 3 ]

[

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[

[

[

[

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]

[

[

[

[

[

[ 32 ]

[ 33 ]

[ 34 ]

[ 35 ]

[ 36 ]

[ 37 ]

[ 38 ]

[ 39 ]

[ 40 ]

[ 41 ]

[ 42 ]

[ 43 ]

[ 44 ]

[

[ 46 ]

[

[ 48 ]

[ 49 ]

[ 50 ]

[ 51 ]

[ 52 ]

[

[ 54 ]

[ 55 ]

[ 56 ]

[ 57 ]

[ 58 ]

[ 59 ]

[ 60 ]

[ 61 ]

[ 62 ]

[ 63 ]

[ 64 ]

[

[ 66 ]

[ 67 ]

[ 68 ]

[ 69 ]

[ 70 ]

[ 71 ]

[ 72 ]

[

[ 74 ]

[ 75 ]

[ 76 ]

[ 77 ]

[ 78 ]

[ 79 ]

[ 80 ]

[

[

[

[

[ 85 ]

[ 86 ]

[ 87 ]

[ 88 ]

[ 89 ]

[ 90 ]

[ 91 ]

[ 92 ]

[ 93 ]

[ 94 ]

[ 95 ]

[ 96 ]

[ 97 ]

[ 98 ]

[ 99 ]

[ 100 ]

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗