ابر خازن ها یک خازن دولایه هستند که نسبت به خازن های معمولی ظرفیت بسیار بالاتری دارند اما ولتاژ قابل تحمل آنها که به ولتاژ شکست یا break down voltage معروف است پایین است. ظرفیت ابر خازن ها معمولا بیش از ۱۰ میلی فاراد و در رنج فاراد است که باعث بوجود آمدن کاربردهای جدیدی برای آنها می شود ولی قیمت آنها در مقایسه با خازن های معمولی بالاتر است.
ابر خازن ها از دو صفحه فلزی که با مواد مختلف (با نام Activated Carbon) پوشانده شده اند تشکیل شده که این مواد متخلخل باعث پدیدآوردن مساحت بیشتری برای ذخیره انرژی می شود. این دو صفحه در یک ژل یا مایع الکترولیت که دارای یون های مثبت و منفی می باشد غوطه ور هستند که در صورت اعمال یک ولتاژ به دو الکترود خازن این یون ها از هم جدا می شوند. به ابر خازن ها خازن الکتریکی دولایه (ELDC:Electric Double Layer Capacitor) هم گفته می شود.
ابر خازن با ساختار منحصر بفرد فناوری مناسبی برای ذخیره سازی انرژی می باشداین ساختار با توانایی ذخیره انرژی فوق العاده زیاد کاندیدای مناسبی برای جایگزین باتری به عنوان تامین انرژی می باشد. طول عمر بالای این خازن ها و عملکرد عالی آن در شرایط محیطی گوناگون از ویژگی های منحصر بفرد این خازن می باشد. این ابر خازن با تعداد دفعات شارژ و دشارژ بالا طراحی شده اند. ابر خازن بدون ایجاد آلودگی زیست محیطی از ترکیب مستقیم بین خازن الکترولیت و باتری های قابل شارژ، انرژی و توان بالا را با بازدهی بالا تولید می کند. استفاده از ابر خازن ها روز به روز در سیستم ها و مدارات گوناگون عمومیت می یابد.
مزایای ابر خازن‌ها
- ابرخازن ها قابلیت شارژ و دشارژ برای صدها هزار بار با کمترین افت در عملکرد و کیفیت را دارند.
- طول عمر آنها بالا و بین ۱۰ تا ۲۰ سال است.
- بعد از ۱۰ سال کارکرد، ظرفیت آنها از ۱۰۰ به ۸۰ درصد می رسد.
- به دلیل مقاومت سری یا ESR پایین تر، زمان شارژ و دشارژ آنها پایین تر است.
- توان و جریان بالاتری نسبت به خازن های معمولی دارند.
- تحمل حرارت بالا یا دمای پایین تا منفی چهل درجه سانتی گراد را دارا هستند.
معایب ابر خازن‌ها
- ولتاژ قابل تحمل آنها پایین و در حال حاضر در رنج ۲ الی ۳ ولت است.
- در صورت نیاز به ولتاژهای بالاتر باید آنها را سری کرد که منجر به کاهش ظرفیت خازن می شود. در حالت سری بدلیل اینکه همه خازنهای سری شده ظرفیت یکسانی ندارند باید از یک مدار کنترل برای شارژ آنها استفاده کرد تا ولتاژ یک و یا چند تا از خازنهای سری شده از بیشترین ولتاژ قابل تحمل الکترولیت آنها بیشتر نشود.
کاربردهای ابر خازن
ابرخازن ها در دستگاه های پزشکی و یا نظامی، لیزر و مایکروویو، منابع تغذیه، سیستم های امنیتی و اطلاعاتی به عنوان ذخیره پشتیبان، مدارهای راه انداز ال ای دی های توان بالا، توربین های بادی و شبکه های برق رسانی جهت پایداری شبکه، UPS کامپیوترهای حساس، درهای برقی در هنگام قطع شدن برق، سیستم های مولد برق از ترمز در ماشین های برقی جدید، تثبیت کننده ولتاژ و مدارهایی که نیاز به خازن هایی با زمان شارژ و دشارژ سریع دارند مورد استفاده قرار می گیرند.