Lovade en bättre förklaring om "Superkondensatorn" så här kommer en sån
En "vanlig" kondensator består ju av två plattor med ett isolerande material emellan. Kapacitansen dyker upp av flera anledningar. Först och främst genom att det kvävs energi för att skapa ett elektrisk fält mellan plattorna, därför har en kondensator med vakuum mellan plattorna en viss kapacitans och inte noll. Sätter man dock någonting annat än vakuum mellan plattorna kan man dock få en högre kapacitans för samma storlek av kondensator, varför egentligen?
Jo tänk att det sitter en ensam atom mellan plattorna, den kommer ju uppleva det elektriska fältet mellan dessa plattor. Atomkärnan är ju plusladdad och dras mot plattan med negativ laddning, elektronerna dras mot den positiva. Totalt så dras atomen lika mycket åt båda hållen, så den kommer inte flytta på sig, men den blir lite bucklig. Att buckla till atomen kräver energi. Därför blir det lite jobbigare att skapa ett fält mellan plattorna om det ligger atomer emellan och om det krävs mer energi för att ladda kondensatorn till samma spänning så är det samma sak som att säga att kapacitansen är högre. Kapacitansen ju det mått som anger hur mycket energi som krävs för att ladda upp kondensatorn till en viss spänning. Denna effekt används i kondensatorer med fast dielektrikum (material mellan plattorna alltså) t.ex keramiska- och plastfilmskondensatorer.
Kan man få in högre kapacitans än bara atombucklande? Well... Ja. En effekt som kan ge mycket högre kapacitans än bara att buckla till atomer är ifall man han molekyler med osymmetrisk laddning mellan plattorna. Alltså om t.ex ena sidan av molekylen är lite plusladdad och andra är lite minusladdad (som vattenmolekyler t.ex). Isåfall kommer ju molekylen att rotera om det finns ett elektriskt fält. Att snurra molekylerna så de ligger på rad kräver ganska mycket energi jämfört med att bara buckla till atomer litegrann. Elektrolytkondensatorer använder denna effekt och de kan därför ha mycket större värden än t.ex en keramisk kondensator med samma storlek.
Superkondensatorn bygger på en lite annan idé, tänk att man istället för molekyler mellan plattorna har joner. De kommer ju att röra sig mot plattorna i kondensatorn och fastna på dessa. Dock bildar de en ganska intressant struktur precis vid ytan. De bildar nämligen två tydliga lager, som kallas ett elektriskt dubbellager. Några nanometer från en yta är det ett lager av joner med motsatt laddning som ytan. Det lagret är väldigt tätt och har hög koncentration av joner med motsatt laddning. Utanför det första lagret bildas ett rätt diffust lager av joner med samma laddning som ytan. T.ex vid en positivt laddad platta så kommer negativa joner att binda till ytan på plattan, utanför dessa så finns det ett lite mindre strukturerat lager med positiva joner. Man kan säga att de binder lite svagt till lagret av negativa joner. Denna struktur är dock lite bekant... två separerade lager som är laddade är ju faktiskt en kondensator. Avståndet mellan lagren är ju dock bara några nanometer så inte blir det en stor kondensator. Fast denna kondensator sitter ju på ytan av elektroderna, skulle man t.ex repa elektroderna med sandpapper så får man mer yta och då även större total kapacitans. Tar man det ett par steg till gör man elektroder av något extremt poröst material (som leder ström), t.ex aktivt kol. Aktivt kol kan ha ruskigt stor yta per volym, ett gram aktivt kol kan ha över 500 kvadratmeter yta (finns olika sorter med mer och mindre yta per gram). Man kan inse att även om dubbellagret bara är några nanometer tjockt så om man har tusentals kvadratmeter så blir den totala kapacitansen rätt stor. Och det är principen helt enkelt.
Nu till begränsningarna, om laddningen på ytan är för stor bildas inte ett dubbellager, detta ger ordentliga problem om man skulle vilja bygga en 100 volts kondensator. Ett annat problem är att kondensatorn är en elektrokemisk cell, de två elektroderna är ju inte isolerade utan det bygger på att joner kan röra sig fritt mellan dem precis som i ett batteri eller en cell för elektrolys. Det gör att om man har för stor spänning så kommer det ske en reaktion på ytan av elektroderna. Beroende på exakt vad man har för joner och elektroder kan man se till att det inte sker förens spänningen är över ett par volt... Men inte så värst många volt, sen reagerar saker och förstör kondensatorn.
I riktiga superkondingar har man inte natriumhydroxid löst i vatten som elektrolyt, man kör med coolare saker
Vatten är dåligt från början och kommer reagera vid någon volts cellspänning till vätgas och syrgas, så vatten går bort ganska fort. Andra lösningsmedel är bättre t.ex propylkarbonat, acetonitril och dimetylsulfoxid. Dessutom kan trimma jonerna man använder för att få högre kapacitans. Har man joner med osymmetrisk laddning så kommer de ju rotera mot fältet, men här sker effekten i hela dubbellagret och blir ganska stor totalt sett. Men ska man gå in på sånt så kan man skriva hur mycket som helst och det kanske jag redan gjort så nu får det vara sovdags...
