9142891003

węgiel, pak węglowy lub materiały syntetyczne takie jak polimery. Porowata struktura węgla jest wytwarzana podczas aktywacji jego ziaren. Dzięki temu procesowi powstają: mikropory (< 2 nm średnicy), mezopory (2-50 nm) i makropory (> 50 nm).

Zgodnie z tym, struktura porowata węgla charakteryzuje się często szerokim zakresem dystrybucji wielkości porów. Dłuższy czas lub wyższa temperatura aktywacji prowadzi do większej średniej wielkości porów. Pojemność podwójnej warstwy na granicy węgla aktywnego i elektrolitu osiąga wartości 100-120 Fg"¹ w organicznych elektrolitach oraz 150-300 Fg" w wodnych elektrolitach. Wodne elektrolity pracują przy niższym napięciu układu niż elektrolity organiczne, ponieważ ogranicza je napięcie przy którym następuje rozkład wody .

Jak wcześniej wspomniano, badano wiele rodzajów materiałów węglowych do zastosowania w kondensatorach EDLC. Przeglądu stosowanych materiałów dokonał Pandolfo [16]. Niepoddane obróbce nanorurki węglowe [36] posiadają mniejszą pojemność (około 50-80 Fg"¹) niż węgiel aktywny w elektrolitach organicznych. Pojemność ta może zostać zwiększona do ponad 100 Fg'¹. Tkaniny węgla aktywnego osiągają tę samą pojemność co proszkowy węgiel aktywny, ponieważ mają podobną powierzchnię właściwą, jednak wysoka cena ogranicza ich użycie. Materiały węglowe używane w kondensatorach EDLC są zazwyczaj wstępnie oczyszczane w celu usunięcia wilgoci i większości grup funkcyjnych na powierzchni, aby zwiększyć stabilność pracy kondensatora w kolejnych cyklach ładowania-rozładowania. Czynniki te mogą być odpowiedzialne za zanikanie pojemności kondensatora podczas starzenia, co zademonstrował Azais wykorzystując NMR oraz rentgenowską spektroskopię X-ray [37], Pandolfo w swoim artykule przeglądowym stwierdził, iż obecność grup tlenowych również przyczynia się do niestabilności kondensatora EDLC [38].

I.2.I.2. Wielkość porów materiałów węglowych a pojemność superkondensatora

Początkowo badania prowadzone na węglu aktywnym miały na celu zwiększenie objętości porów poprzez rozwój powierzchni właściwej i doskonalenie procesu aktywacji. Jednakże wzrost pojemności podwójnej warstwy elektrycznej był ograniczony, nawet w przypadku próbek najbardziej porowatych. Przeprowadzone badania na różnych węglach aktywnych, o różnych rozmiarach porów i z różnymi zastosowanymi elektrolitami wykazały, że zależność pomiędzy powierzchnią właściwą węgla aktywnego i pojemnością nie jest liniowa [39, 40, 41]. Niektóre badania wskazują, że pory mniejsze niż 0,5 nm nie są dostępne

16