خازن المان دوپایه غیرفعالی[1] است که برای ذخیره موقت انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد]1[.  خازن‌ها به شکل گسترده‌ای در مدارهای الکترونیکی برای جلوگیری از عبور جریان [2]DC استفاده می‌شوند. خازن‌ها کاربردهای دیگری نیز دارند که برخی از آن‌ها عبارت‌اند از:

• هموار[3] کردن خروجی منابع تغذیه در قالب فیلترهای آنالوگ
• استفاده در مدارهای تشدید[4] به‌منظور تنظیم فرکانس کاری فرستنده‌ها و گیرنده‌ها
• پایدارسازی[5] جریان و ولتاژ در شبکه‌های انتقال انرژی الکتریکی[6]

خازن‌ها برای ذخیره انرژی الکتریکی استفاده می‌شوند. در برخی کاربردها نیاز به ذخیره‌سازی انرژی قابل‌توجهی وجود دارد و در بسیاری موارد خازن مورد استفاده باید توانایی کار در ولتاژهای بالا را داشته باشد. به‌این‌ترتیب می‌بینیم که دو نیاز و چالش اساسی در طراحی و تولید خازن‌ها، بالا بردن ظرفیت[7] خازن و ولتاژ کار خازن است.

1 –          خازن

خازن‌ها اشکال و ساختارهای متفاوتی دارند، ولی ساختار غالب آن‌ها متشکل از دو هادی الکتریکی می‌باشد که توسط یک عایق (دی‌الکتریک[8]) از یکدیگر جداشده‌اند. اگر به دو هادی خازن اختلاف‌پتانسیل اعمال کنیم، میدان الکتریکی درون دی‌الکتریک خازن ایجاد می‌شود که درنتیجه آن بارهای مثبت و منفی روی هادی‌های خازن جمع خواهند شد.

خازن‌ها انواع مختلفی دارند و ظرفیت هر نوع از رابطه خاص همان ساختار به دست می‌آید. بااین‌وجود، آنچه در مورد همه ساختارها مشترک است، این است که ظرفیت خازن با مساحت هادی‌ها یا صفحات[9] آن و نیز ثابت دی‌الکتریک[10] به‌کاررفته در خازن رابطه مستقیم دارد. به بیان بهتر برای داشتن خازن با ظرفیت بالاتر باید اندازه صفحات خازن بزرگ‌تر شود و یا از عایقی در بین صفحات آن استفاده شود که ثابت دی‌الکتریک بالاتری دارد]2[. البته باید دقت داشت، که صرف بالا بودن ثابت دی‌الکتریک باعث نخواهد شد ماده برای استفاده به‌عنوان عایق در خازن مناسب باشد. به‌عنوان‌مثال آب ثابت دی‌الکتریک بالایی دارد ولی عایق خوبی نیست]4[.

2 –        انواع خازن

3-1-        خازن‌های دی‌الکتریک[11]

خازن‌های دی‌الکتریک معمولاً از نوع متغیر[12] هستند و در کاربردهایی که تغییر پیوسته مقدار ظرفیت خازن موردنیاز است استفاده می‌شوند. خازن‌های دی‌الکتریک متغیر از دو مجموعه صفحات ثابت و متحرک تشکیل‌شده‌اند که فاصله آن‌ها را با دی‌الکتریک پر می‌کنند. دی‌الکتریک مورداستفاده در این خازن‌ها هم معمولاً هواست. صفحات متغیر بین صفحات ثابت توسط یک اهرم خارجی می‌چرخند و این چرخش باعث می‌شود سطح متغیری از صفحات در مقابل یکدیگر قرار بگیرند که باعث ایجاد ظرفیت متغیر در خازن خواهد شد.

تصویر 1: نمونه یک خازن متغیر با دی‌الکتریک هوا

خازن‌های دی‌الکتریک متغیر در فرستنده‌ها[13] و گیرنده[14]های رادیویی و رادیوهای ترانزیستوری که نیاز به تنظیم مدار تشدید دارند به کار می‌رود. همچنین خازن‌های متغیر با فاصله هوایی[15] نسبتاً زیاد بین صفحات در کاربردهای ولتاژ بالا مورداستفاده قرار می‌گیرد]5[.

3-2-        خازن‌های ورقه‌ای[16]

خازن ورقه‌ای متداول‌ترین نوع در بین خازن‌هاست که خانواده بسیار بزرگی را شامل می‌شود که تفاوت آن‌ها تنها در نوع دی‌الکتریک مورداستفاده در آن‌هاست. این خازن‌ها محدوده وسیعی از ظرفیت‌ها را دارا می‌باشند که از 5پیکوفاراد تا 100میکروفاراد را پوشش می‌دهد. دی‌الکتریک مورداستفاده در این خازن‌ها معمولاً یکی از مواد زیر است:

• پلی‌استر[17]
• پلی‌استایرن[18]
• پلی‌پروپیلن[19]
• پلی‌کربنات[20]
• کاغذ متالیزه[21]
• تفلون[22]

خازن‌های ورقه‌ای با دی‌الکتریک پلی‌استایرن، پلی کربنات یا تفلون بعضی‌اوقات با عنوان خازن‌های پلاستیکی نیز شناخته می‌شوند. خازن‌های پلاستیکی در مقایسه با سایر خازن‌های ورقه‌ای مزایایی دارند که عبارت‌اند از: عملکرد مطلوب در دماهای بالا، تلورانس[23] پایین‌تر، طول عمر و قابلیت اطمینان[24] بالاتر]5[.

تصویر 2: نمونه یک خازن ورقه‌ای ولتاژ بالا

3-3-        خازن‌های سرامیکی[25]

تصویر 3: یک نمونه خازن سرامیکی

خازن‌های سرامیکی یا دیسکی[26] که به آن‌ها خازن‌های عدسی[27] نیز گفته می‌شود معمولاً از پوشاندن دو سمت یک قطعه چینی[28] یا سرامیک با نقره به دست می‌آید. برای ایجاد ظرفیت‌های خیلی پایین معمولاً یک دیسک 3 تا 6 میلی‌متری مورداستفاده قرار می‌گیرد. خازن‌های سرامیکی به دلیل ثابت دی‌الکتریک بالایی که دارند برای داشتن ظرفیت نسبتاً بالا در ابعاد کوچک کاربرد دارند. خازن‌های سرامیکی با ظرفیت‌هایی از چند پیکوفاراد تا دو میکروفاراد در بازار موجود می‌باشند، ولی ولتاژ کاری آن‌ها معمولاً پایین است]5[.

3-4-        خازن‌های الکترولیتی[29]

خازن‌های الکترولیتی معمولاً در مواقعی که به مقادیر ظرفیت خیلی بزرگ نیاز باشد، استفاده می‌شوند. در خازن‌های الکترولیتی یکی از الکترودها (معمولاً کاتد) به‌جای اینکه یک ورقه نازک فلزی باشد، محلول الکترولیتی نیمه-مایعی است که حالت ژله‌ای یا خمیری دارد]5[.

دی‌الکتریک در خازن‌های الکترولیتی معمولاً لایه بسیار نازکی از اکسید است که به‌صورت الکتروشیمیایی[30] رشد داده می‌شود. ضخامت بسیار پایین لایه عایق در این نوع خازن به ما اجازه می‌دهد که فاصله بین الکترودهای خازن بسیار کوچک شود و درنتیجه دستیابی به مقادیر بسیار بالای ظرفیت در ابعاد کوچک فراهم شود.

خازن‌های الکترولیتی معمولاً قطبی شده[31] هستند. به این معنا که ولتاژ مستقیم[32] اعمال‌شده روی پایانه‌های این نوع خازن باید دارای پلاریته[33] صحیح باشد. خازن‌های الکترولیتی به دلیل ظرفیت بالا و ابعاد کوچکی که دارند در مدارهای منابع تغذیه DC به‌منظور کاهش نوسان[34] ولتاژ خروجی و نیز در کاربردهای کوپلینگ[35] و دی-کوپلینگ[36] مورداستفاده قرار می‌گیرند. یکی از معایب عمده خازن‌های الکترولیتی ولتاژ کاری نسبتاً پایین آن‌ها است. به‌علاوه این نوع خازن به دلیل قطبی شده بودن قابلیت استفاده با منابع [37]ac را ندارند.

تصویر 4: نمونه یک خازن الکترولیتی با ظرفیت 4700میکروفاراد و ولتاژ کاری 10 ولت

3 –       کاربردهای خازن

4-1-        ذخیره انرژی

گفتیم خازن‌ها توانایی ذخیره انرژی در میدان الکتریکی را دارند. به‌این‌ترتیب می‌توان از خازن‌ها به‌عنوان باتری‌های موقت استفاده کرد. یک خازن متداول توانایی ذخیره 360ژول بر کیلوگرم انرژی را دارد؛ درحالی‌که یک باتری قلیایی[38] متداول می‌تواند تا 590کیلوژول بر کیلوگرم انرژی ذخیره کند]1[. از طرفی فرآیند ذخیره و آزادسازی انرژی در باتری‌ها یک فرآیند شیمیایی است که بسته به مواد مورداستفاده در باتری دارای محدودیت سرعت است. ولی در خازن‌ها به دلیل ذخیره‌سازی انرژی در میدان الکتریکی محدودیت سرعت مطرح نیست و لذا خازن می‌تواند تمام انرژی خود را در مدت بسیار کوتاهی در مدار تزریق کند. از همین رو در مواردی که نیاز به تزریق ناگهانی مقدار زیادی انرژی در مدار داشته باشیم از خازن استفاده می‌کنیم و هرگاه نیاز به ذخیره‌سازی مقدار زیادی انرژی داشته باشیم باتری‌ها را به کار می‌گیریم.

4-2-        اصلاح ضریب توان[39]

در شبکه‌های توزیع قدرت[40] از خازن‌ها برای اصلاح ضریب توان استفاده می‌شود. خطوط انتقال و دستگاه‌های برقی نظیر موتورهای الکتریکی دارای بار اندوکتیو[41] هستند؛ به همین خاطر در شبکه‌های توزیع برای اینکه بار اندوکتیو خنثی شده و بار به‌صورت مقاومتی[42] دیده شود، از خازن‌های اصلاح ضریب توان استفاده می‌شود]5[.

تصویر 5: نصب تابلوی بانک خازنی جهت اصلاح ضریب توان در ساختمان‌های ستادی شهرداری تهران]6[

4-3-        کوپلینگ

خازن‌ها سیگنال ac را عبور می‌دهند و جلوی عبور سیگنال DC را می‌گیرند. به همین دلیل معمولاً در مدارها برای جدا کردن سیگنال‌های ac و DC استفاده می‌شوند. از این کاربرد معمولاً با عنوان کوپلینگ خازنی یاد می‌شود.

4-4-        دی-کوپلینگ

برای جدا کردن قسمت‌های مختلف یک مدار الکترونیکی از یکدیگر از خازن دی کوپلینگ استفاده می‌شود. هدف از جدا کردن قسمت‌های مختلف مدار عمدتاً جلوگیری از تأثیر یک بخش روی عملکرد بخش دیگر است. همچنین برای جلوگیری از انتشار نویز در قسمت‌های دیگر مدار از خازن‌های دی-کوپلینگ استفاده می‌شود.

4-5-        کاربرد در موتورهای الکتریکی

الف- خازن استارت^[43]: خازن‌های استارت در موتورها در مرحله شروع به کار^[44] موتور استفاده می‌شوند. بعدازاین که سرعت موتور به مقدار از پیش تعیین‌شده‌ای (معمولاً 75درصد سرعت نهایی) می‌رسد. خازن استارت هم از مدار خارج می‌شود. خازن‌های استارت معمولاً ظرفیتی بیش از 70میکروفاراد دارند و ولتاژ کاری آن بسته به کاربرد متفاوت است]7[.

تصویر 6: خازن استارت موتور

ب- خازن کارکرد[45]: در برخی موتورهای ac تکفاز علاوه بر خازن استارت خازن دیگری نیز وجود دارد که در تمام طول مدت کار موتور در مدار قرار دارد. از این خازن با عنوان خازن کارکرد نام برده می‌شود. ظرفیت این خازن معمولاً از خازن استارت کمتر است و در بازه 1.5 تا 100 میکروفاراد می‌باشد]7[.

4-6-        سایر کاربردها

علاوه بر مواردی که گفته شد، خازن‌ها در مدارهای پردازش سیگنال[46] و نیز مدارهای مخابراتی کاربرد گسترده‌ای دارند. خازن‌ها جزء اصلی مدارهای تشدید در فرستنده‌ها و گیرنده‌های رادیویی هستند و در فیلترها نیز مورداستفاده قرار می‌گیرند. همچنین در نوسان‌سازها^[47] نیز از خازن استفاده می‌شود.

4 –        ابرخازن[48]

گفتیم خازن‌ها و باتری‌ها دو ابزار ذخیره انرژی هستند که هرکدام خواص خود را داشته و برای کاربرد خاصی مناسب هستند. باتری‌ها توانایی ذخیره انرژی به‌مراتب بیشتری دارند، ولی ذخیره انرژی در آن‌ها زمان‌بر است. همچنین انرژی ذخیره‌شده در باتری‌ها به‌صورت تدریجی قابل‌استفاده است. در مقابل باتری‌ها خازن‌ها قرار دارند. خازن به دلیل اینکه فرآیند ذخیره انرژی در آن به‌صورت الکتریکی است و نیاز به فرآیند شیمیایی ندارد این قابلیت را دارد که در زمان کوتاهی به‌اندازه ظرفیت خود انرژی ذخیره کرده و در موقع نیاز انرژی ذخیره‌شده را در زمان کوتاهی آزاد کند.

تصویر 7: ابرخازن 350فارادی با ولتاژ کاری 2.5 ولت DC

ابرخازن برای پر کردن فاصله باتری و خازن پیش‌بینی‌شده است]8[. ابرخازن خازنی الکتروشیمیایی[49] با ظرفیتی بالا است که ظرفیت آن بین 100000میکروفاراد تا 1000فاراد می‌باشد. ولتاژ کاری ابرخازن معمولاً در محدوده زیر 4 ولت است. ابرخازن‌ها معمولاً بین 10 تا 100 برابر بیشتر از خازن‌های الکترولیتی انرژی ذخیره می‌کنند. ابرخازن‌ها همچنین توانایی ذخیره و تحویل انرژی به‌مراتب بالاتری از باتری‌ها دارند و نیز چرخه‌های ذخیره و تحویل انرژی بیشتری را تحمل می‌کنند یا به‌عبارت‌دیگر عمر بیشتری دارند. البته لازم است گفته شود که ابعاد ابرخازن‌ها 10 برابر بیشتر از باتری‌های باقابلیت ذخیره‌سازی یکسان است.

5 –        کاربردهای فناوری نانو در خازن‌ها

برخی نانو ساختارها به دلیل متخلخل بودن دارای سطح رویه بسیار بالایی هستند و از همین رو استفاده آن‌ها در خازن‌ها یا به بیان بهتر ابرخازن‌ها منجر به دستیابی به ظرفیت‌های بسیار بالاتر از حد معمول می‌شود. به‌طورکلی الکترود مورداستفاده در ابرخازن باید دارای ویژگی‌های زیر باشد:

• هدایت الکتریکی[50] مناسب
• پایداری دمایی[51] بالا
• پایداری شیمیایی[52] در بلندمدت (بی‌اثر بودن[53])
• مقاومت بالا در برابر خوردگی[54]
• مساحت رویه بالا[55] در واحد حجم و جرم
• سازگاری با محیط‌زیست
• هزینه پایین

الکترود ابرخازن‌ها معمولاً از مواد متخلخل[56] اسفنجی[57] نظیر کربن فعال‌شده[58] ساخته می‌شود که مساحت رویه بسیار بالایی دارند. الکترود ممکن است از جنس‌های متفاوتی ساخته شود که برخی از این مواد به دلیل نانوساختار بودن در حیطه فناوری نانو می‌باشند. در ادامه مواد نانوساختار مورداستفاده در الکترود ابرخازن‌ها را معرفی می‌کنیم.

6-1-        کربن فعال‌شده[59]

کربن فعال‌شده یا کربن فعال شکلی از کربن است که به‌منظور متخلخل شدن فرآوری شده است و لذا سطح رویه بسیار بالایی دارد. کربن فعال معمولاً از زغال‌سنگ تهیه می‌شود و از همین رو با نام زغال‌سنگ فعال‌شده[60] یا زغال چوب فعال‌شده[61] نیز شناخته می‌شود]9[. مساحت رویه یک گرم کربن فعال‌شده بین 1000 تا 3000 مترمربع است یعنی به‌اندازه مساحت 4 تا 12 زمین تنیس]8[.

کربن فعال‌شده جامد، رایج‌ترین ماده مورداستفاده در الکترود ابرخازن‌هاست. کربن فعال‌شده جامد همچنین ازنظر اقتصادی نیز گزینه بهتری نسبت به سایر مشتقات کربن است]11[. از سال 2010 به بعد تقریباً همه ابرخازن‌های تجاری موجود در بازار از پودر کربن فعال تهیه‌شده از پوست نارگیل استفاده می‌کنند. چراکه کربن فعال‌شده تهیه‌شده از پوست نارگیل به‌مراتب حفره‌های بیشتری نسبت به نمونه تهیه‌شده از زغال چوب معمولی دارد]12[.

تصویر 8: کربن فعال‌شده

6-2-        آئروژل کربن[62]

آئروژل ماده مصنوعی[63] متخلخل بسیار سبکی است که از یک ژل مشتق می‌شود که در آن بخش مایع ژل با یک گاز جایگزین می‌شود]13[. آنچه در این فرآیند به دست می‌آید ماده‌ای جامد با چگالی و هدایت حرارتی[64] بسیار پایین است]14[.

آئروژل‌های کربن از ذرات با ابعاد نانومتری تشکیل‌شده‌اند که با پیوندهای کووالانسی[65] به‌هم‌پیوسته‌اند. این آئروژل‌ها درجه تخلخل[66] بالایی دارند و شعاع حفره‌های آن‌ها زیر 100نانومتر است. همچنین سطح رویه آن‌ها بین 400 تا 1000 مترمربع در هر گرم می‌باشد. آئروژل‌های کربن بسته به میزان چگالی‌شان می‌توانند هادی الکتریسیته باشند و در این حالت برای استفاده در الکترود ابرخازن‌ها مناسب خواهند بود. چنین خازن‌هایی حتی می‌توانند تا چند هزار فاراد ظرفیت داشته باشند]14[.

تصویر 9: نمونه یک قطعه آئروژل که وزن آن توسط پرچم‌های یک گل قابل‌تحمل است.

6-3-        کربن مشتق شده از کاربید[67] یا [68]CDC

CDC که با عنوان کربن نانومتخلخل قابل تنظیم نیز شناخته می‌شود، خانواده‌ای از مواد کربنی است که از ساختارهای کاربیدی مشتق شده و طی فرآیندهای فیزیکی یا شیمیایی به کربن خالص تبدیل می‌شود. CDCها مساحت رویه زیادی دارند و شعاع حفره‌های آن‌ها قابل تنظیم[69] است.

چگالی ذخیره‌سازی انرژی در خازن با الکترودهای CDC با حفره‌های تنظیم‌شده تا 75درصد نسبت به خازن‌های با الکترود کربن فعال‌شده بیشتر است]8[. در سال 2015 یک نمونه ابرخازن ساخته‌شده با CDC با چگالی انرژی 10.1Wh/kg، ظرفیت 3500 فاراد و بیش از یک‌میلیون سیکل عمر مفید معرفی شد]16[.

6-4-        گرافن[70]

گرافن ورقه‌ای از گرافیت[71] به ضخامت یک اتم است که اتم‌های آن با الگوی منظم 8 ضلعی چیده شده‌اند. گرافن ازنظر تئوری دارای سطح رویه 2630مترمربع در هر گرم است که به ظرفیتی در حدود 550فاراد در هر گرم منتج خواهد شد. به‌علاوه گرافن مزیت دیگری نیز نسبت به کربن فعال‌شده دارد و آن هم هدایت الکتریکی بالاتر است]17[.

6-5-        نانولوله‌های کربنی[72] یا CNT

نانولوله‌های کربنی مولکول‌های کربن هستند که دارای یک نانوساختار[73] استوانه‌ای[74] می‌باشند. ساختار چنین مولکولی توخالی[75] بوده و دیواره استوانه‌ای آن از ورقه‌های گرافن به ضخامت یک اتم ساخته می‌شود. نانولوله‌های کربنی در دو دسته کلی تک دیواره یا [76]SWCNT و چند دیواره یا [77]MWCNT طبقه‌بندی می‌شوند. نانولوله‌های تک دیواره قطری بین 1 تا 3 نانومتر دارند. نانولوله‌های چند دیواره نیز شرایط مشابهی دارند، با این تفاوت که دیواره مرکزی توسط یک یا چند دیواره هم-محور دیگر احاطه شده است]8[.

نانولوله‌های کربنی به دلیل داشتن سطح رویه و هدایت الکتریکی بالا می‌توانند عملکرد ابرخازن‌ها را بهبود بخشند. نانولوله کربنی تک دیواره ازنظر تئوری سطح رویه‌ای به‌اندازه 1315مترمربع در هر گرم دارد. این میزان برای نانولوله چند دیواره کمتر است و بسته به قطر نانولوله و تعداد دیواره‌ها متغیر است. به‌این‌ترتیب می‌بینیم که ازنظر تئوری سطح رویه نانولوله‌ها نسبت به کربن فعال‌شده که در حد 3000مترمربع در گرم است، کم‌تر می باشد. بااین‌وجود در عمل ظرفیت CNTهای تک دیواره و چند دیواره به ترتیب 180 و 102 فاراد بر گرم است که هر دو نسبت به میزان ظرفیت 100فاراد بر گرم که مختص کربن فعال‌شده است، بیشتر هستند]18[.

6-6-        تولیدکنندگان ابرخازن‌ها

در جدول زیر برخی تولیدکنندگان ابرخازن‌ها به همراه مشخصات محصول تولیدی آن‌ها آمده است.

نام شرکت	کشور	نام تجاری محصول	ظرفیت (فاراد)	ولتاژ کاری (ولت)
APowerCap[78]	اوکراین	APowerCap	4 تا 550	2.7
CDE[79]	ایالات‌متحده	Ultracapacitor	0.1 تا 3000	2.7
Cooper[80]	ایالات‌متحده	PowerStor	0.1 تا 400	2.5 تا 2.7
Elna[81]	ژاپن	DYNACAP	0.047 تا 600	2.5 تا 3.6
		POWERCAP		2.5
Elton[82]	روسیه	Supercapacitor	1800 تا 10000	1.5
Maxwell[83]	ایالات‌متحده	Boostcap	10 تا 3400	2.2 تا 2.7
WIMA[84]	آلمان	SuperCap	12 تا 6500	2.5 تا 2.7
Yunasko[85]	انگلستان، لتونی، اوکراین	Ultracapacitor	480 تا 3000	2.7

 

6 –        جمع‌بندی

همان‌طور که اشاره شد یکی از چالش‌هایی که همواره در بحث خازن‌ها مطرح بوده افزایش ظرفیت خازن‌ها می‌باشد. خازن‌ها توانایی این را دارند که در زمان کوتاهی به اندازه ظرفیت خود انرژی ذخیره کرده و همچنین در موقع نیاز، می‌توانند این انرژی را به‌سرعت در مدار تحویل دهند. این ویژگی در بسیاری کاربردها مطلوب و موردنیاز است. اما چالش اساسی این است که خازن‌های متداول ظرفیت‌های پایینی دارند و لذا توانایی ذخیره انرژی قابل‌توجهی را ندارند. از همین رو در کاربردهای متداول در مواردی که نیاز به ذخیره انرژی قابل‌توجهی باشد از باتری‌ها استفاده می‌شود. مشکل اساسی باتری‌ها نیز این است که برای ذخیره انرژی و نیز برای تحویل آن در مدار نیاز به زمان زیادی دارند. باتری‌ها همچنین با محدودیت تعداد چرخه‌های ذخیره و تحویل انرژی مواجه هستند.

با توجه به آنچه گفته شد، نیاز به ابزاری که فاصله بین خازن و باتری را پر کند همواره احساس می‌شود. این فاصله امروزه با ابرخازن‌ها پر شده است که ازنظر توانایی ذخیره انرژی مشابه باتری هستند، ولی سرعت ذخیره و تحویل انرژی در آن‌ها بسیار بالاتر است و همچنین طول عمر بالاتری دارند. تکنیک مورداستفاده در ابرخازن‌ها استفاده از مواد خاصی در الکترود است که سطح رویه بالایی دارند و منجر به افزایش ظرفیت خازن می‌شوند. خانواده نانوساختارهای کربنی شامل کربن فعال‌شده، آئروژل کربن، CDC، گرافن و نانولوله‌های کربنی همگی به دلیل اینکه درجه تخلخل بسیار بالایی دارند، دارای سطح رویه بسیار بالایی می‌باشند و درنتیجه استفاده از آن‌ها در الکترود ابرخازن‌ها موجب افزایش بسیار زیاد ظرفیت می‌شود.

البته ناگفته نماند که ولتاژ کاری ابرخازن‌های موجود در بازار پایین می‌باشد که همین امر سبب می‌شود در بسیاری از کاربردها قابل‌استفاده نباشند. برخی تولیدکنندگان ابرخازن‌ها، اقدام به طراحی و ساخت ماژول‌های[86] ابرخازنی کرده‌اند که توانایی کار در ولتاژهای بالاتری را دارند. این ماژول‌ها که درواقع از در کنار هم چیدن ابرخازن‌ها تولید می‌شوند، بعضاً توانایی کار در ولتاژهای نزدیک به 200 ولت را نیز دارا می‌باشند. استفاده از ماژول‌های ابرخازن تا حدی مشکل محدودیت ولتاژ کاری را حل کرده است، ولی ابرخازن‌های تجاری موجود در بازار همچنان برای کاربردهای قدرت و ولتاژهای فشارقوی و متوسط مناسب نمی‌باشند.

7 –        مراجع

• https://en.wikipedia.org/wiki/Capacitor
• https://en.wikipedia.org/wiki/Types_of_capacitor
• https://en.wikipedia.org/wiki/Relative_permittivity
• http://www.anaesthesiamcq.com/FluidBook/fl1_1.php
• http://www.electronics-tutorials.ws/capacitor/cap_2.html
• http://fad.tehran.ir/default.aspx?tabid=100&ArticleId=2265
• http://www.capacitorguide.com/motor-starting-capacitor
• https://en.wikipedia.org/wiki/Supercapacitor
• http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Activated_carbon
• http://www.chem-hort.com/main/En_Products.asp?classId=26
• US 6787235, Nesbitt, C.C. & Sun, X., “Consolidated amorphous carbon materials, their manufacture and use”, issued 2004-09-07, assigned to Reticle, Inc.
• Laine, J.; Yunes, S. (1992). “Effect of the preparation method on the pore size distribution of activated carbon from coconut shell”. Carbon 30 (4): 601–604. doi:10.1016/0008-6223(92)90178-Y
• “Definitions of terms relating to the structure and processing of sols, gels, networks, and inorganic-organic hybrid materials (IUPAC Recommendations 2007)”. Pure and Applied Chemistry 79 (10): 1801–1829. 2007. doi:10.1351/goldbook.A00173
• https://en.wikipedia.org/wiki/Aerogel
• http://edu.nano.ir/index.php?actn=papers_view&id=222
• “SkelCap High Energy Ultracapacitors – Data Sheet”. Skeleton Technologies. Retrieved 2015-02-28. http://skeletontech.com/datasheets/skelcap-energy-en.pdf
• Marcus, J. (March 15, 2012). “Researchers develop graphene supercapacitor holding promise for portable electronics”. PhysOrg (Science X network). Retrieved 2015-02-28
• Wen Lu, ADA Technologies Inc, Carbon Nanotube Supercapacitors, http://cdn.intechopen.com/pdfs/10024/InTech-Carbon_nanotube_supercapacitors.pdf

[1] Passive

[2] Direct Current

[3] Smooth

[4] Resonance Circuit

[5] Stabilizing

[6] Electric Power Transmission Systems

[7] Capacity

[8] Dielectric

[9] Plates

[10] Dielectric Constant

[11] Dielectric Capacitor

[12] Variable

[13] Transmitter

[14] Receiver

[15] Air Gap

[16] Film Capacitor

[17] Polyester

[18] Polystyrene

[19] Polypropylene

[20] Polycarbonate

[21] Metalized Paper

[22] Teflon

[23] Tolerance

[24] Reliability

[25] Ceramic Capacitor

[26] Disk Capacitor

[27] به دلیل شکل ظاهری

[28] Porcelain

[29] Electrolytic Capacitor

[30] Electrochemically

[31] Polarized

[32] DC Voltage

[33] Polarity

[34] Ripple

[35] Coupling

[36] Decoupling

[37] Alternating Current

[38] Alkaline

[39] Power Factor Correction

[40] Power Distribution Systems

[41] Inductive Load

[42] Resistive

[43] Start Capacitor

[44] Startup Phase

[45] Run Capacitor

[46] Signal Processing

[47] Oscillator

[48] Super Capacitor

[49] Electro-chemical

[50] Conductivity

[51] Temperature Stability

[52] Chemical Stability

[53] Inertness

[54] Surface Area

[55] High Corrosion Resistance

[56] Porous

[57] Spongy

[58] Activated Carbon

[59] Activated Carbon

[60] Activated Coal

[61] Activated Charcoal

[62] Carbon Aerogel

[63] Synthetic

[64] Thermal Conductivity

[65] Covalent Bond

[66] Porosity

[67] Carbide

[68] Carbide Derived Carbon

[69] Tunable

[70] Graphene

[71] Graphite

[72] Carbon Nano Tube

[73] Nanostructure

[74] Cylindrical

[75] Hollow

[76] Single-walled Carbon Nano Tube

[77] Multi-Walled Carbon Nano Tube

[78] http://www.apowercap.com/

[79] http://www.cde.com/

[80] http://www.cooperindustries.com/

[81] http://www.elna.co.jp/en/

[82] http://www.elton-cap.com/

[83] http://www.maxwell.com/

[84] http://www.wima.com/EN/

[85] http://www.yunasko.com/

[86] module

———————————————————————

تهیه و تنظیم:

• گروه توسعه و ترویج فناوری نانو در صنعت برق و انرژی

بخش ترویج صنعتی ستاد توسعه فناوری های نانو و میکرو

 ====================================================================================

[جهت دسترسی به گزارش نهایی محصولات و شرکتهای دارای گواهی نانومقیاس ستاد توسعه فناوریهای نانو و میکرو به «کتب مرجع محصولات و تجهیزات نانو و صنعت» به نشانی (INDnano.ir/category/book) مراجعه کنید]

[همچنین برای دانلود فایل PDF کلیه گزارشات بهمراه جزئیات، به بخش گزارش های صنعتی پایگاه اینترنتی رسانه تخصصی نانو و صنعت (www.INDnano.ir/category/report) مراجعه نمایید]

 ====================================================================================