Araçlarda, süperkapasitörler çoğunlukla rejeneratif frenleme için kullanılır. Süperkapasitörler, pillerden çok daha fazla güç yoğunluğuna sahiptir, daha hızlı şarj edilip boşalabilirler. Ayrıca, önemli ölçüde düşük voltajda da olsa, geleneksel elektrolitik kondansatörlerden çok daha fazla yük depolarlar. Bu, araçlar yavaşladığında ve onu ani hızlanmalar için salıverdiğinden kinetik enerjiyi yakalamak için süperkapasitörler daha uygundur. Maxwell'teki malzeme bilimcisi Priya Bendale, “Çok büyük miktarda enerji depolama yeteneğine sahip değiller, fakat bunlar yüksek güçlü cihazlardır, çünkü elektronlar çok hızlı bir şekilde ileri geri hareket edebilir,” diyor.

İngiltere'deki Imperial College London'da elektrokimya mühendisi olan Billy Wu,"Süper kapasitörler genellikle organik bir elektrolitle ayrılmış iki gözenekli aktif karbon elektrotundan yapılır ve elektrostatik olarak enerji depolarlar. Yükü malzemeye koymuyoruz, yalnızca yüzeyde enerji depolanması var, dolayısıyla enerji yoğunluğunun düşük olmasının nedeni bu.

Lityum iyon piller, ağırlıklarına kıyasla süper kapasitörlerden 20 kat daha fazla enerji depolayabilir, ancak cihazın içindeki direnç nedeniyle bu enerjiyi boşaltmaları zaman alır. Wu, “İnsanların şu anda aradığı şey dünyanın en iyilerini bir araya getirmek yeni hem pilleri hem de süper kapasitörleri bir araya getirmek” diyor.

Bir elektrikli otomobil 20kW civarında bir ortalama güçle çalışabilir, ancak hızlı ivmelenme sırasında 100kW'lık yüksek bir güç gerekir. Bu güç seviyesi sadece kısa bir süre için gerekli olsa da, aracın ekstra akü hücrelerine ihtiyaç duyduğu anlamına gelir. Süperkapasitörler, hızlanma için ani güç sağlayabilirken, batarya ortalama güç sağlar ve süperkapasitörler yeniden şarj olur, bunun anlamı, aracın genel olarak daha küçük bir batarya ekipmanı gereksinim duymasıdır. Wu, “Daha fazla güce sahip bir batarya istiyorsanız, genellikle enerjiden ödün vermeniz gerekir. Yeni bir yapılandırma ile pilinizi enerji için optimize edebilir ve güç kapasitenizi süperkapasitörlerinize itebilirsiniz.'

Süperkapasitörler ayrıca daha geleneksel araçlarda kullanım alanı buluyor. Maxwell, süper kapasitörlerinin 2,5 milyon araç motorda, araba dururken durduran, rölantiyi önleyen, yakıt tasarrufu sağlayan ve emisyonları azaltan sistemlerinde kullanıldığını söylüyor. Estonya firması Skeleton Technologies , kamyon, otobüs ve trenlerde kinetik enerji geri kazanım sistemleri tedarik etmekte ve Avrupa'daki en büyük süperkapasitör fabrikasını işletmektedir.

Uygulamalardan biri ise, büyük dizel motorların yeniden çalıştırılması için kurşun-asit bataryaların yerine kullanılmalıdır. Skeleton firmasından Jussi Pikkarainen “Pillere kıyasla, ultrakapasitörler –40 ° C dahil aşırı sıcaklıklarda çok verimli çalışıyor. Diğer bir avantajı, bir milyon [şarj etme] döngüsüne sahip olmalarıdır, oysa lityum pillerin 2000–3000 döngüsu vardır. Özellikle ABD, Kanada, İskandinavya ve Rusya'daki kamyonlara güç sağlamak için uygundurlar" diyor. ABD şirketi Ioxus , kamyon motorlarını çalıştırmak için kurşun asit aküleri ortadan kaldırabileceği ve tipik bir lojistik filosu için 20 yıl boyunca 1800 tondan fazla kurşun tasarrufu sağlayabileceği bir ürün sunuyor.

Süper kapasitörler, bir enerji şebekesinde arz ve talebi hızlı bir şekilde dengelemek için çok fazla yük döngüsü olduğunda da kullanışlıdır.

Teknoloji, performansı arttırmak için gelişiyor. Örneğin, elektrolit kimyasının değiştirilmesi Maxwell'in maksimum voltajı 2,7V'dan 3V'a çıkarmasına izin verdi. “Size daha fazla stabilite ve daha yüksek güç sağlamak için her zaman yeni malzemeler veya yeni elektrolit kimyaları ararsınız. Bütün fikir, enerjiden ödün vermeden daha yüksek enerjiye geçmek ”diyor Bendale.

“Gelecek muhtemelen bataryaya kyasla süperkapasitörlerin olacak”

Wu, Tesla’nın Maxwell’e duyduğu birincil ilginin nedeninin, tamamen elektrikli kamyon olan Tesla Semi’de süper kapasitör teknolojisine ihtiyaç duymasından dolayı olduğunu söylüyor. Bununla birlikte, İngiltere, Surrey Üniversitesi'ndeki bir malzeme bilimcisi olan Brendan Howlin, elektrikli araçların süper hızlı şarj edilmesinde süperkapasitörlerin gelecekte büyük ilgi göreceğini söylüyor.

Howlin, geleneksel elektrolitlerin 100 katından fazla kapasitans değerleri sergileyen çapraz bağlanmış jel matris polimer elektrolitler geliştiren bir grubun parçasıdır. Bir start-up ​​şirketi olan SuperCapacitor Materials , teknolojiyi daha da geliştiriyor ve ticarileştiriyor. Bu arada, Howlin süperkapasitörlerin enerji üretimi, havacılık, cep telefonları, biyosensörler ve düz ekran elektroniğindeki rolleri konusunda da iyimser. 

Ancak Wu pek bunu kabul etmiyor, “En iyi lityum iyon piller, bir süperkapasitörün güç yoğunluklarına yaklaşmaya başlıyor, çünkü onları çok iyi tasarlamaya başladık. İki farklı teknolojiye ihtiyaç duymayacağımıza dair argümanlar elimizde var olamaya başladı."

Kaynak : chemistryworld