ابرخازن یا سوپرکاپاسیتورها، از دستگاههای الکتروشیمیایی هستند که برای ذخیرهسازی انرژی الکتریکی استفاده میشوند. این دستگاهها شامل دو الکترود (یک کاتد و یک آند) هستند که به طور جداگانه درون یک محلول الکترولیت (معمولاً اسید سولفوریک) قرار میگیرند. بین دو الکترود، یک لایه از ماده فعال (معمولاً کربن) قرار میگیرد که به عنوان یک لایه از ابرخازن عمل میکند.
برای تهیه ابرخازن، بسیاری از مواد شیمیایی مورد نیاز هستند که در ادامه برخی مواد شیمیایی مورد نیاز ارائه میشود::
1- الکترود کاتد: الکترود کاتد معمولاً از گرافن تهیه میشود که به عنوان یک ماده فعال بسیار خوب عمل میکند. گرافن، یک فرم از کربن است که به صورت یک لایهای از اتمهای کربن به ضخامت حدود یک اتم ساخته شده است.
2- الکترود آند: برای تهیه الکترود آند، موادی مانند اکسید روی، اکسید نیکل و یا اکسید منگنز مورد استفاده قرار میگیرند. این مواد به عنوان یک لایه روی یک الکترود فلزی (مانند فولاد) قرار میگیرند.
3- الکترولیت: برای ابرخازن، الکترولیتهایی مانند اسید سولفوریک با غلظت ۱ مولار استفاده میشوند. اسید سولفوریک به عنوان یک الکترولیت خوب برای ابرخازن عمل میکند، زیرا قابلیت حمل بار الکتریکی بالایی دارد.
4- ماده فعال: برای تهیه ابرخازن، مواد فعالی مانند کربن، گرافن و یا نانو لولههای کربنی مورد استفاده قرار میگیرند. این مواد به عنوان یک لایه بر روی الکترود کاتد قرار میگیرند و باعث افزایش ظرفیت ابرخازن میشوند.
5- مواد پایه: برای ساخت ابرخازن، مواد پایه مانند پلیمرهایی مانند پلیوینیلیدن فلوراید (PVDF) و پلیتترافلوئورواکسیتترافلوئورواکسیپروپیلن (PTFE) به عنوان یک سازنده اصلی برای الکترودها و الکترولیتها استفاده میشوند.
6- مواد روانکننده: برای تهیه ابرخازن، مواد روانکننده مانند اتانول و یا آب استفاده میشوند. این مواد به عنوان یک محلول الکترولیت برای الکترودها عمل میکنند.
7- مواد دیگر: برای تهیه ابرخازن، مواد دیگری مانند فلزات سبک (مانند آلومینیوم و تیتانیوم) و یا نانوذرات (مانند نانوذرات سیلیس) نیز به عنوان یک ماده پایه برای الکترودها و الکترولیتها استفاده میشوند.
در کل، تهیه ابرخازن به کارگیری مواد شیمیایی متنوعی نیاز دارد که هر یک از آنها به طور جداگانه برای افزایش ظرفیت و کارایی این دستگاهها بسیار مهم هستند.