Superkapacitory: budoucnost napájení elektromobilů?

Superkapacitory jsou speciální elektrolytické kondenzátory s výrazně velkou kapacitou, a to více než 1000 F. Jejich využití tak připadá v úvahu zejména u elektromobilů a jejich napájení.

Obrovské hodnoty kapacity dosáhli vědci zvláštní elektrodou s pórovitým povrchem, a tak získali opravdu obrovskou plochu. Na elektrodách potažených hliníkovou fólií je nanesen práškový aktivní uhlík (uhlíkový aerogel). Dosáhli hdnoty, kdy gram tohoto materiálu zaujímá povrch až 2000 m2. Další vývoj však ukazuje, že se může aktivní plocha výrazně zvětšit použitím nanomateriálů.

Elektrody superkapacitoru odděluje od sebe tekutý elektrolyt nebo elektrolyt ve formě gelu. Elektrody jsou od sebe vzájemně odděleny dielektrikem o tloušťce řádově nanometru. Díky velmi malé tloušťce dielektrika je malé i průrazné napětí, kdy by došlo k probití elektrické dvojvrstvy. Z tohoto důvodu se jejich napětí pohybuje pouze od 2,3 do 2,7 V.

Tyto malé kapacitory jsou pak zapojeny sériově do modulů o provozním napětí až 125 voltů, do tzv, „baterie“. Jejich zásadní výhodou proti akumulátorům je možnost opakovaného nabíjení a to až miliónkrát.

Superkapacitor tedy funguje na elektrostatickém principu. Lze jej velmi rychle nabíjet i vybíjet řádově v sekundách. Vzhledem k malému vnitřnímu odporu zdroje (0,001 ohmu) je možné jej vybíjet až kiloampérovými proudy.

Superkapacitorypatří mezi málo známé zdroje elektrické energie. Jejich použití v dnešní technické praxi je však čím dál větší. Začaly se používat již před lety, jako energetická podpora velmi výkonných zesilovačů v HiFi systémech automobilů. Později do automobilů na hybridní pohon – jako první byl Prius od firmy Toyota. Vozidla, ale i tramvaje či lokomotivy pomocí brzdících generátorů vytvářejí velké množství energie, která může být okamžitě uložena do superkapacitoru a použije se ve vhodném okamžiku pro opětovný pohon vozidla.

U elektromobilu právě superkapacitory zajistí zrychlení z nuly na 100 km/h během 4 sekund. Superkapacitory tak nahrazují klasické akumulátory, jejichž nevýhodou je zejména dlouhý čas nabíjení a ukládání elektrické energie do chemické formy energie. Rovněž účinnost přeměny chemické energie na elektrickou energii je u akumulátoru ve srovnání se superkapacitorem malá. Nově vyvíjené mikrosuperkapacitory na bázi nanotechnologie dokážou uchovat až 3x více energie než při použití jiných technologií. Začaly pokusy s výrobou solárních článků, které by dokázaly přímo v sobě uchovávat vyrobenou elektrickou energi.