ЭЛЕКТРОХИМИ́ЧЕСКИЕ КОНДЕНСА́ТОРЫ

ЭЛЕКТРОХИМИ́ЧЕСКИЕ КОНДЕН­СА́ТОРЫ (су­пер­кон­ден­са­то­ры), энер­го­на­ко­пи­тель­ные элек­тро­хи­мич. уст­рой­ст­ва, в ко­то­рых про­те­ка­ют ква­зи­об­ра­ти­мые за­ряд­но-раз­ряд­ные про­цес­сы и для ко­то­рых фор­ма галь­ва­но­ста­тич. за­ряд­ных и раз­ряд­ных кри­вых (за­ви­си­мость на­пря­же­ния от вре­ме­ни при по­сто­ян­ном то­ке) близ­ка к ли­ней­ной – как для обыч­ных кон­ден­са­то­ров элек­три­че­ских. Э. к. ста­ли ши­ро­ко при­ме­нять­ся на прак­ти­ке с кон. 20 в.

Распределение зарядов и потенциал (φ) в разряженном (а) и заряженном (б) состояниях конденсатора с двойным электрическим слоем.

Э. к. под­раз­де­ля­ют на кон­ден­са­то­ры с двой­ным элек­трич. сло­ем (ДСК), псев­до­кон­ден­са­то­ры и гиб­рид­ные кон­ден­са­то­ры. В элек­тро­дах ДСК про­ис­хо­дит пе­ре­за­ряд­ка двой­но­го элек­три­че­ско­го слоя на меж­фаз­ной гра­ни­це элек­трод – элек­тро­лит; элек­тро­хи­мич. ре­ак­ций, на­кла­ды­ваю­щих ог­ра­ни­че­ния на ско­рость про­цес­са, на элек­тро­де не про­те­ка­ет. В ка­че­ст­ве ос­но­вы элек­тро­дов ДСК ис­поль­зу­ют­ся вы­со­ко­дис­перс­ные уг­ле­род­ные ма­те­риа­лы (ак­ти­ви­ро­ван­ные и кар­бид­ные уг­ли, уг­ле­род­ные на­нот­руб­ки, са­жи и др.) с вы­со­кой удель­ной по­верх­но­стью (500–2500 м²/г). Как и у лю­бого элек­трич. кон­ден­са­то­ра, элек­трич. ём­кость ДСК об­рат­но про­пор­цио­наль­на тол­щи­не об­клад­ки. Для ДСК тол­щи­на об­клад­ки рав­на тол­щи­не двой­но­го элек­трич. слоя (де­ся­тые до­ли нм). Т. о. тол­щи­на об­клад­ки на 3–5 по­ряд­ков мень­ше, чем для обыч­ных элек­трич. кон­ден­са­то­ров, и, со­от­вет­ст­вен­но, у ДСК вы­ше удель­ная ём­кость. На рис. схе­ма­ти­че­ски изо­бра­жён ДСК, со­стоя­щий из двух по­рис­тых элек­тро­дов и се­па­ра­то­ра, и рас­пре­де­ле­ние за­ря­дов (элек­тро­нов, ка­тио­нов и анио­нов) в раз­ря­жен­ном (а) и за­ря­жен­ном (б) со­стоя­ни­ях. Элек­тро­лит на­хо­дит­ся в по­рах элек­тро­дов и се­па­ра­то­ра.

В псев­до­кон­ден­са­то­рах при за­ря­же­нии и раз­ря­же­нии на элек­тро­дах про­ис­хо­дят окис­ли­тель­но-вос­ста­но­вит. ре­ак­ции с вы­со­кой ско­ро­стью; в ка­че­ст­ве элек­трод­ных ма­те­риа­лов ис­поль­зу­ют­ся ок­си­ды пе­ре­ход­ных ме­тал­лов (MnO₂, RuO₂, NiO₂, CoO₂ и др.), а так­же элек­тро­нопро­во­дя­щие по­ли­ме­ры (по­ли­ани­лин, по­ли­тио­фен, по­ли­пир­рол и др.). В гиб­рид­ных кон­ден­са­то­рах ис­поль­зу­ют элек­тро­ды разл. ти­пов, напр. сис­те­мы ак­ти­ви­ров. уголь – MnO₂, уг­ле­род­ные на­нот­руб­ки – по­ли­ани­лин, и на од­ном из элек­тро­дов про­ис­хо­дит элек­тро­хи­мич. ре­ак­ция.

По срав­не­нию с ак­ку­му­ля­то­ра­ми Э. к. име­ют мень­шую удель­ную энер­гию (до 25 Вт·ч/кг), но на по­ряд­ки бо­лее вы­со­кие ве­ли­чи­ны удель­ной мощ­но­сти (до 15 кВт/кг) и зна­чи­тель­но боль­шее чис­ло за­ряд­но-раз­ряд­ных цик­лов (до мил­лио­на цик­лов). Э. к. ис­поль­зу­ют­ся в уст­рой­ст­вах им­пульс­ной тех­ни­ки, в ка­че­ст­ве на­ко­пи­те­лей элек­трич. энер­гии, для стар­тер­но­го за­пус­ка и для ре­ку­пе­ра­ции энер­гии тор­мо­же­ния ав­то­мо­би­лей, те­п­ло­во­зов, ка­те­ров, для сгла­жи­ва­ния пи­ко­вых на­гру­зок в элек­тро­се­тях, в разл. пор­та­тив­ных уст­рой­ст­вах и т. д.