Pseudokondensaattorit

Pseudokondensaattorit ovat energiavarastointilaitteita, joissa varaus kertyy nopeiden faradaalisten redoksireaktioiden avulla, eikä pelkästään sähköstaattisen varauksen kerrostumisen eli sähkömagneettisen tilan muutoksen seurauksena. Ne kuuluvat superkondensaattoreiden perheeseen ja yhdistävät korkeaa tehon tarjoamisen kapasitanssimaisiin ominaisuuksiin sekä parempia energiatehoja kuin tavallisilla elektrolyyttikondensaattoreilla.

Varauksen syntyminen perustuu Faradaylla määriteltyihin reaktioihin elektrodilla tai sen pinnan läheisyydessä. Pseudokapasita voidaan ajatella kahdella päätyypillä: pinnanpohjainen pseudokapasita, jossa reaktiot tapahtuvat elektrodin pinnalla, sekä interkalointipseudokapasita, jossa ioni liukenee elektrodiin ja osallistuu nopeisiin redoksireaktioihin. Tämä mahdollistaa korkeampia spesifisiä kapasitansseja kuin perinteisillä elektrostaattisilla kondensaattoreilla, mutta edelleen huomattavasti pienemmän energiavaraston kuin tavallisilla litiumparistoilla.

Materiaalit vaihtelevat suuresti. Yksi historiallisista ja edelleen käytetyistä esimerkeistä ovat transition metal oksidit kuten MnO2 sekä RuO2, joihin liittyy korkea pseudokapasitanssi. Toiseksi ovat tärkeitä johtavat polymeerit kuten polyaniliini (PANI), polypyrroliini (PPy) ja PEDOT. Myös hiili-pohjaiset materiaalit voivat osoittaa pseudokapasitaattisia ominaisuuksia modifikaatioilla. Valitut materiaalit vaikuttavat kapasiteettiin, tehonkestävyyteen sekä elinikään.

Käytännössä pseudokondensaattorit tarjoavat suuremman energiatiheyden kuin pelkät EDLC-kondensaattorit ja nopean lataus- sekä purkusyklin mahdollistamia tehonpanoja, mutta elinikä ja kustannukset ovat materiaalista riippuvaisia. Ne soveltuvat muun muassa hybridikondensaattoreihin, joihin yhdistyy korkea teho ja kohtuullinen energiavarasto, sekä käytäntöihin, joissa tasataan pulssimaisia tehovaatimuksia. Haasteina ovat yhdistelmäkaksoissa tapahtuvan kulumisesta johtuvat kestävyyden ja kustannusten optimointi sekä soveltuvien elektrolyyttien valinta.