Mitä ovat ultrakondensaattorit?

Ultrakondensaattori on uusi tapa varastoida sähköenergiaa, joka hämärtää kemialliset paristot lähitulevaisuudessa. Sen sijaan, että varastoisi energiaa sähkökemiallisesti, se varastoi sen sähkökenttään. Ultrakondensaattoreilla on useita etuja perinteisiin paristoihin verrattuna, mukaan lukien yli 10 vuoden käyttöikä, kestävyys lämpötilan muutoksille, iskuille, ylilataukselle ja purkaustehokkuudelle. Ne vaativat vähemmän huoltoa kuin perinteiset paristot ja ovat ympäristöystävällisiä hävitettäessä, koska niissä ei ole myrkyllisiä kemikaaleja.

Näitä futuristisia akkuja on valmistettu 1960-luvulta lähtien, mutta vasta viimeisen vuosikymmenen aikana niistä on tullut kustannustehokkaita käytettäväksi sähköä alentavissa työkaluissa sähköautosta erikoistietokoneisiin. Ne ovat suosittuja “siltaavissa” sovelluksissa, joissa varavirta käynnistyy, kun ensisijaiset järjestelmät epäonnistuvat ja tuottavat “nollakatkoaikaisia” sähkömalleja. Koska ultrakondensaattoreita ei voida ylikuormittaa, ne ovat ihanteellisia energian talteenottoon esimerkiksi jarrutuksesta. Ja ne voidaan ladata vain muutamassa minuutissa. Ultrakondensaattoreiden ainoa haittapuoli on, että niiden on oltava suurempia kuin paristot voidakseen jakaa saman latauksen.

MIT: n viimeaikaisen kehityksen ansiosta tämä kuitenkin muuttuu pian. Latauskyky, jonka ultrakondensaattori voi kantaa painoyksikköä kohden, on verrannollinen sen sisäpinta -alaan. Useimmat ultrakondensaattorit käyttävät huokoista hiiltä varauksen tallentamiseen. Tämä hiili ei kuitenkaan ole täysin huokoinen atomimittakaavassa, jossa sillä on selkeästi paksumpi rakenne. Tutkijat ovat osoittaneet, että käyttämällä hiilen nanoputkien verkostoja, jotka ovat vain muutaman atomin leveitä mutta kymmeniä tuhansia atomeja pitkiä, voidaan rakentaa pinta-alaa maksimoivia rakenteita, jotka mahdollistavat akun tilavuuden puristamisen jopa 25 kertaa. Nanoputkilla täytetyillä ultrakondensaattoreilla on mahdollisuus ylittää perinteiset akut erilaisissa tehonsäilytyssovelluksissa.

Ultrakondensaattorit, jos ne tulevat laajalle levinneiksi, merkitsisivät ensimmäistä vakavaa poikkeamaa tavanomaisesta sähkökemiallisten akkujen paradigmasta, koska Volta keksi ne yli 200 vuotta sitten.