ما هوالمكثف الفائق 

تُصنّف المكثفات الفائقة، بحسب آلية تخزين الطاقة، إلى نوعين: مكثفات الطبقة الكهربائية المزدوجة والمكثفات الزائفة. وهي نوع جديد من أجهزة تخزين الطاقة، تتميز بكثافة طاقة عالية، ووقت شحن قصير، وعمر افتراضي طويل، وخصائص حرارية جيدة، وكفاءة في استهلاك الطاقة، ومراعاة للبيئة. وتُعدّ المكثفات الفائقة متعددة الاستخدامات.

هل يمكن أن تكون المكثفات الفائقة بطاريات؟

يمكن للمكثفات الفائقة أن تحل محل البطاريات، وهذا أيضاً اتجاه في المستقبل.

المكثفات الفائقة، والمعروفة أيضًا باسم مكثفات الطبقة المزدوجة، والمكثفات الكهروكيميائية، ومكثفات الذهب، ومكثفات فرح، تخزن الطاقة عن طريق استقطاب الإلكتروليتات. وهي عنصر كهروكيميائي، ولكن عملية تخزين الطاقة فيها لا تتضمن تفاعلًا كيميائيًا، كما أن هذه العملية قابلة للانعكاس، بالإضافة إلى إمكانية شحن وتفريغ المكثف الفائق مئات الآلاف من المرات. يمكن تصور المكثفات الفائقة على أنها لوحان قطبيان مساميان غير متفاعلين معلقان في الإلكتروليت. عند شحن اللوح، يجذب اللوح الموجب الأيونات السالبة في الإلكتروليت، بينما يجذب اللوح السالب الأيونات الموجبة، مما يشكل طبقتين لتخزين الطاقة. تتوزع الأيونات الموجبة بالقرب من اللوح السالب، بينما تتوزع الأيونات السالبة بالقرب من اللوح الموجب.

المكثف الفائق هو نوع جديد من المكثفات يعتمد على نظرية الطبقة المزدوجة البينية التي وضعها الفيزيائي الألماني هيلمهولتز. وكما هو معروف، فإن سطح القطب المعدني المغمور في المحلول الإلكتروليتي يُظهر شحنات زائدة متقابلة على جانبي سطح السائل، مما يُولد فرق جهد بين الطورين. عندئذٍ، إذا غُمر قطبان كهربائيان في المحلول الإلكتروليتي في الوقت نفسه، وطُبق بينهما جهد أقل من جهد تحلل المحلول، فإن الأيونات الموجبة والسالبة في المحلول ستتحرك بسرعة نحو القطبين تحت تأثير المجال الكهربائي، مُشكلةً طبقة شحنة كثيفة على سطح كل قطب، أي طبقة كهربائية مزدوجة.

تُشبه الطبقة الكهربائية المزدوجة المتكونة الشحنة المستقطبة المتولدة في العازل الكهربائي للمكثف التقليدي تحت تأثير المجال الكهربائي، مما يُنتج تأثيرًا سعويًا. وتُشبه هذه الطبقة الكهربائية المزدوجة المتقاربة المكثف المسطح، ولكن نظرًا لأن المسافة بين طبقات الشحنة فيها أصغر بكثير من المسافة بين طبقات الشحنة في المكثف العادي، فإنها تتمتع بسعة أكبر.

تتميز المكثفات ثنائية الطبقات بمقاومة داخلية أعلى من تلك الموجودة في المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم، مما يسمح بشحنها مباشرةً دون الحاجة إلى مقاومة إضافية. وفي حال حدوث زيادة في الجهد، تقوم المكثفات ثنائية الطبقات بفصل الدائرة الكهربائية دون إتلاف الجهاز، على عكس المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم التي تتعرض لانهيار كهربائي نتيجة زيادة الجهد. كما تتميز المكثفات ثنائية الطبقات، مقارنةً بالبطاريات القابلة لإعادة الشحن، بإمكانية شحنها بلا حدود، حيث يمكن إعادة شحنها أكثر من 10^6 مرة. وبذلك، تجمع المكثفات ثنائية الطبقات بين خصائص المكثفات والبطاريات، لتشكل بذلك مكونًا جديدًا يجمع بين خصائص المكثفات والبطاريات.