Elektrokimyasal süperkapasitörler, bir supercapacitor
tipidir; enerji, elektrod malzemenin alt yüzey tabakasında tersinir redoks
elektrokimyasal proseslerle (Faraday prosesleri) korunur.
Elektrokimyasal superkapasitörleri şarj olurken,
elektrot-elektrolit arayüzünde redoks elektrokimyasal reaksiyonlarla ince
adsorpsiyon mono- ve polimoleküler filmler meydana gelir. Deşar olurken, aynı
reaksiyonlar tersine gerçekleşir. Böylece, elektrokimyasal superkapasitlerde
enerji, elektrot-elektrolit arayüzünde yüzey bileşiklerinin iç enerji formunda
depolanır. Bu enerji depolama aygıtlarının özellikleri, büyük ölçüde,
kullanılan elektrotların özelliklerine ve tasarımlarına bağlıdır.
Elektrokimyasal superkapasitörler ile piller arasındaki temel fark,
elektrokimyasal proseslerin sadece elektrot yüzeyinde gerçekleşmesidir; bu,
sıfır difüzyon zorluğundan dolayı elektrokimyasal proses hızının daha yüksek
olmasına yol açar. Elektrokimyasal kapasitörlerin konvansiyonel
superkapasitörlerle (EDLC) karşılaştırıldığında en ciddi dezavantajı, elektrot
malzemelerinin kimyasal ve elektrokimyasal bozunmaya karşı daha düşük direncidir.
Elektrokimyasal kapasitörlerin analoglarına kıyasla ana
avantajı, benzer enerji seviyelerinde potansiyel olarak daha yüksek elektrik
kapasitanslarına sahip olmalarıdır. EDLC'lerde kullanılan en gelişmiş
elektrotların özel elektrik kapasitansı 300-400 F/g'ı aşmaz; rutenyum oksitleri
ve hidroksitleri temel alan modern elektrotlar için 600-700 F/g geçebilir.
Elektrokimyasal superkapasitler için kullanılabilecek diğer iyi bilinen
elektrot malzemeleri nanokristalin nikel ve manganez oksitler ve hidroksitlerdir.
Modern elektrokimyasal kapasitörler çoğunlukla asimetrik bir
yapıya sahiptir; burada bir elektrod, elektrikli çift tabakada enerji
toplarken, diğerinde Faraday prosesleriyle enerji toplanmaktadır. Böylece,
superkapasitörlerin ve elektrokimyasal superkapasitörlerin olumlu yönleri
kullanılır.
Şekil: (a) Bir süperkapasitörün kesiti, (b) bir elektrik
çift-tabaka kapasitörde (şarj ve deşarj edildiğinde) şarj dağılımını gösteren
diyagram
