ابرخازن ها نوع خاصی از خازن ها هستند که می توانند بار را خیلی سریع تر از یک باتری انتقال دهند و بار را بیشتر از یک خازن الکترولیتی در واحد حجم ذخیره کند. به همین دلیل است که بین یک باتری و خازن الکترولیتی در نظر گرفته می شوند. ساختار یک ابرخازن لایه دوگانه با ماده کربنی در شکل 1 نشان داده شده است. ابرخازن از دو الکترود با یک جدا کننده آغشته به الکترولیت تشکیل می شود. در کار گزارش شده یک گروه امریکایی در سال 2018، ماده کربنی فعال شده با ذرات کروی شکل از شربت ذرت با فروکتوز بالا به عنوان پیش ماده از طریق فرایند هیدروترمال و خود فعال سازی فیزیکی (self-activation) تهیه شد. اثر زمان فعال سازی بر روی ویژگی های هندسی و تخلخل ماده کربن مورد بررسی قرار گرفت. اندازه ذرات کربن، مستقل از زمان فعال سازی حدود 8/0 میکرو متر می باشد و با افزایش زمان فعال شدن سطح میکروحفرات افزایش می یابد. افزایش زمان فعال سازی منجر به افزایش کسری از ریز حفرات با اندازه منافذ 67/0 نانومتر و در نتیجه افزایش مساحت سطح ماده کربنی می شود. با استفاده از کربن فعال به عنوان ماده الکترودی، ابر خازن دو الکترودی بدون هیچ گونه مواد افزودنی و چسب آماده گردید (شکل 1). عملکرد الکتروشیمیایی ابرخازن با استفاده از روش های ولتامتری و امپدانس الکتروشیمیایی مطالعه گردید. ظرفیت خازنی و توان بالا همراه با پایداری در سیکل های شارژ-دشارژ طولانی برای ماده کربنی حاصل گردید که به مساحت سطح بالای کربن فعال شده حاصل از شربت فروکتوز ارتباط پیدا می کند. با توجه به قیمت پایین شربت فروکتوز و دردسترس بودن و نتایج رضایت بخش کاربرد آن در ساختار ابرخازن ها، می تواند بعنوان یک پیش ماده منحصر به فرد برای 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، تثبیت کننده ولتاژ و مدارهایی که نیاز به خازن هایی با زمان شارژ و دشارژ سریع دارند مورد استفاده قرار بگیرد.
نویسنده : دکتر آرمین فشی