Айзенберг и Ротенберг обнаружили материал суперконденсатора во время побочных экспериментов в рамках проекта «Топливные элементы» в рамках приоритетной области исследований «Устойчивая химия». Первоначально материалы были разработаны как твердые каталитические электроды для топливных элементов.
Изменяя поверхность этих материалов, ученые создали высокопористое, но хорошо структурированное соединение с достаточным количеством участков для быстрых окислительно-восстановительных реакций, что послужило вдохновением для успешного тестирования сверхемкости.Новый материал сочетает в себе несколько практических преимуществ: он легкий, дешевый и нетоксичный, и его можно легко приготовить в больших масштабах.
По словам Айзенберга, последний аспект имеет решающее значение для промышленного применения: «Компании, производящие электронные устройства, ищут недорогие, воспроизводимые материалы с низким воздействием на окружающую среду. Литература изобилует сообщениями о высокоэффективных электронных материалах, но они будут применяться только в том случае, если их можно будет дешево производить в больших количествах ».Суперконденсаторы — это устройства хранения энергии, сочетающие в себе свойства конденсаторов и батарей. Батареи имеют высокую плотность энергии (они могут накапливать большое количество энергии), но их удельная мощность низкая (они заряжаются и разряжаются медленно).
И наоборот, конденсаторы обладают высокой плотностью мощности (они могут быстро забирать и отдавать энергию), но их плотность энергии низкая.Аккумулятор использует всю свою массу для хранения заряда, а конденсатор использует свою поверхность.
В суперконденсаторах используется разделение зарядов за счет быстрой адсорбции ионов и очень быстрые окислительно-восстановительные реакции с молекулами, связанными с поверхностью. У них более высокая плотность энергии, чем у обычных электролитических конденсаторов, а также гораздо более высокая удельная мощность, чем у батарей.
Обычно суперконденсаторы используются в ситуациях, когда требуется много циклов быстрой зарядки / разрядки. Примеры включают защиту электронных схем от скачков напряжения, рекуперативного прерывания в автомобилях и лифтах, а также выдачу мощности в импульсном режиме во вспышках фотокамер.