अतिसंधारित्र

right|thumb|300px|विभिन्न धारिता, आकार और कनेक्शन वाले अतिसंधारित्र (सुपरकैपेसिटर) अतिसंधारित्र (supercapacitor (SC)) वे संधारित्र हैं जिनकी धारिता अन्य प्रकार के संधारित्रों की तुलना में बहुत अधिक होती है। अपने इस गुण के कारण इनका उपयोग वहाँ होता है जिसकी ऊर्जा-आवश्यकताएँ विद्युत अपघट्य संधारित्र से अधिक किन्तु तथा पुनर्भरणीय बैटरी (rechargable battery) से कम होतीं है। अतिसंधारित्र अपेक्षाकृत बहुत कम वोल्टेज तक ही आवेशित किये जा सकते है (अथवा उनकी वोल्टता धारण की सीमा कम होती है।) विद्युत-अपघट्य संधारित्रों की तुलना में अतिसंधारित्रों की (प्रति आयतन, या प्रति किलोग्राम) ऊर्जा-संग्रह की क्षमता सामान्यतः १० से १०० गुना तक अधिक होती है। इसके अलावा वे पुनर्भरणीय बैटरी की तुलना में बहुत तेज गति से आवेशित एवं अनावेशित किये जा सकते हैं और उनकी तुलना में बहुत अधिक बार आवेशित-अनावेशित किये जा सकते हैं।Häggström Fredrik Delsing Jerker 27 November 2018 IoT Energy Storage – A Forecast Energy Harvesting and Systems 5 3–4 43–51 10.1515/ehs-2018-0010 free सामान्य संधारित्रों के विपरीत, अतिसंधारित्र किसी पारंपरिक ठोस परावैद्युत (dielectric) का उपयोग नहीं करते हैं, बल्कि वे स्थिरवैद्युत डबल-लेयर कैपेसिटेंस और वैद्युतरासायनिक छद्म-धारिता (pseudocapacitance) का उपयोग करते हैं,Bueno Paulo R. 28 February 2019 Nanoscale origins of super-capacitance phenomena Journal of Power Sources 414 420–434 10.1016/j.jpowsour.2019.01.010 2019JPS...414..420B 11449/190051 free ये दोनों ही कैपेसिटर के कुल ऊर्जा भंडारण में योगदान देते हैं। सुपरकैपेसिटर का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जहाँ दीर्घकालिक सघन ऊर्जा भंडारण के बजाय कई तीव्र चार्ज/डिस्चार्ज चक्रों की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिये ऑटोमोबाइल, बसों, ट्रेनों, क्रेनों और एलीवेटर में इनका उपयोग पुनर्योजी ब्रेकिंग (regenerative braking), अल्पकालिक ऊर्जा भंडारण, या अल्प-काल में अधिक ऊर्जा देने के लिए किया जाता है।Tehrani Z. Thomas D. J. Korochkina T. Phillips C. O. Lupo D. Lehtimäki S. O'Mahony J. Gethin D. T. 2 January 2017 Large-area printed supercapacitor technology for low-cost domestic green energy storage https://cronfa.swan.ac.uk/Record/cronfa31048 Energy 118 1313–1321 2017Ene...118.1313T 10.1016/j.energy.2016.11.019 subscription 14 मई 2026 13 दिसंबर 2025 https://web.archive.org/web/20251213071848/https://cronfa.swan.ac.uk/Record/cronfa31048 dead अतिसंधारित्र के छोटी-छोटी इकाइयों का उपयोग स्टैटिक रैंडम-एक्सेस मेमोरी (SRAM) के लिए पावर बैकअप के रूप में किया जाता है। thumb|500px|center|कुछ ऊर्जा संचय करने वाली तकनीकों का ऊर्जा-घनत्व एवं शक्ति-घनत्व का वितरण thumb|center|550px|अतिसंधारित्रों के विविध प्रकार अतिसंधारित्र का विकास और अनुसंधान 2013 में, व्यावसायिक अनुप्रयोगों के लिए बाजार में उपलब्ध अतिसंधारित्रों का ऊर्जा घनत्व (Energy density) लगभग 6 Wh/kg था, जबकि लिथियम-आयन कैपेसिटर का ऊर्जा घनत्व लगभग 15 Wh/kg था। ऊर्जा घनत्व के ये मान आधुनिक संचायकों (Accumulators/Batteries) के ऊर्जा घनत्व की तुलना बहुत कम थे। अनुसंधान एवं विकास के परिणामस्वरूप इस स्थिति में बहुत परिवर्तन आया है। विद्युतवाहन और संकर (हाइब्रिड) वाहनों के उभरते हुए बाजार तक पहुँचने के लिए, कई कंपनियाँ और विश्वविद्यालय इनके विकास में लगे हुए हैं। अनुसंधान परियोजनाओं के मुख्य उद्देश्य इन शोध कार्यों का लक्ष्य निम्नलिखित क्षेत्रों में सुधार करना है: विशिष्ट क्षमता (Specific Capacity) में वृद्धि : नए नैनोस्ट्रक्चर्ड इलेक्ट्रोड के विकास के माध्यम से। छद्म-कैपेसिटेंस (Pseudocapacitance) बढ़ाना : विशेष रूप से तैयार किए गए पोर स्ट्रक्चर (Pore structures) के द्वारा। आंतरिक प्रतिरोध में कमी : जिससे शक्ति घनत्व (Power density) को बढ़ाया जा सके। सहनशीलता : वोल्टेज और तापमान के प्रति स्थिरता को बढ़ाना। रासायनिक स्थिरता : इलेक्ट्रोड की रासायनिक मजबूती में सुधार करना। लागत में कमी : उत्पादन में स्वचालन और सस्ते आधारभूत पदार्थों का उपयोग करके। पिछले कुछ वर्षों में घोषित किए गए कुछ नए विकास यहाँ दिए गए हैं: + नए विकास नए विकास का विवरण तिथि ऊर्जा घनत्व (पाद टिप्पणी) शक्ति घनत्व चक्र (Cycles) विशिष्ट क्षमता संकेत/टिप्पणी उच्च आयन घनत्व के साथ सब-नैनोमीटर विन्यास में ग्राफीन इलेक्ट्रोड 2013 60 Wh/l बड़े सतह क्षेत्र वाले छिद्रपूर्ण, घनी तरह से पैक किए गए ग्राफीन इलेक्ट्रोड, जो केशिका बलों (Capillary forces) के माध्यम से उच्च आयन घनत्व उत्पन्न करते हैं। लंबवत व्यवस्थित कार्बन नैनोट्यूब के साथ इलेक्ट्रोड 200720092013 13,50 Wh/kg 37,12 W/g 300 000 "सिकुड़ी हुई" (crumpled) एक-आयामी ग्राफीन परतों से बना इलेक्ट्रोड  2010 85,6 Wh/kg 550 F/g द्वि-आयामी संरचना वाले ये इलेक्ट्रोड मेसोपोर्स (Mesopores) बनाते हैं जिनमें उच्च छद्म-कैपेसिटेंस होती है। विशेष रूप से निर्मित त्रि-आयामी क्रिस्टलीय ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड 2011 85 Wh/kg >10 000 550 F/g मेसो/मैक्रोपोर्स के साथ त्रि-आयामी क्रिस्टलीय इलेक्ट्रोड संरचना वाला रासायनिक रूप से सक्रिय ग्रेफाइट। मैक्रो और मेसोपोर्स के साथ सक्रिय ग्राफीन-आधारित कार्बन 2013 74 Wh/kg ग्राफीन-व्युत्पन्न कार्बन में त्रि-आयामी छिद्र संरचना, जिसमें मेसोपोर्स को मैक्रोपोर्स में एकीकृत किया गया है और जिनका सतह क्षेत्र 3290 m²/g है। त्रि-आयामी छिद्रपूर्ण ग्राफीन इलेक्ट्रोड 2013 98 Wh/kg 231 F/g सहसंयोजक बंधों (Covalent bonds) वाली एकल-परत मुड़ी हुई ग्राफीन परतों से बनी त्रि-आयामी ग्राफीन-आधारित इलेक्ट्रोड सामग्री। SWNT कंपोजिट इलेक्ट्रोड 2011 990 kW/kg मेसो और मैक्रोपोर्स के स्तर पर एक विशेष छिद्र संरचना के साथ सिंगल-वॉल्ड कार्बन नैनोट्यूब वाला कंपोजिट इलेक्ट्रोड। प्रवाहकीय बहुलक (Conductive Polymer) से बना संयुग्मित सूक्ष्म-छिद्रपूर्ण इलेक्ट्रोड 2011 53 Wh/kg 10 000 "Aza-Fused π-Conjugated Microporous Framework" एक सूक्ष्म-छिद्रपूर्ण बहुलक (CMP) है, जिसमें इसके द्वि-बंधों में कुछ इलेक्ट्रॉन "इलेक्ट्रॉन क्लाउड" के रूप में स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं, जो उच्च छद्म-कैपेसिटेंस के लिए उपयुक्त है। निकल हाइड्रोक्साइड कंपोजिट इलेक्ट्रोड 2012 50,6 Wh/kg 3300 F/g असममित (Asymmetric) कंपोजिट इलेक्ट्रोड, जिस पर निकल हाइड्रोक्साइड कार्बन नैनोट्यूब पर नैनो-फ्लेक्स के रूप में जमा होता है, जिसे 1.8V सेल वोल्टेज वाले हाइब्रिड कैपेसिटर के लिए कार्बन इलेक्ट्रोड के साथ जोड़ा जाता है। बैटरी इलेक्ट्रोड नैनो-हाइब्रिड कैपेसिटर 2012 40 Wh/l 7,5 kW/l 10 000 Li4Ti5O12 (LTO) कार्बन नैनोफाइबर (CNF) में समाहित, सक्रिय कार्बन के इलेक्ट्रोड के साथ युग्मित। अंतर्निहित कोबाल्टाइट के साथ कार्बन-एरोजेल कंपोजिट इलेक्ट्रोड 2012 53 Wh/kg 2,25 kW/kg 1700 F/g कार्बन-एरोजेल इलेक्ट्रोड में समाहित सस्ते और पर्यावरण अनुकूल निकल-कोबाल्टाइट (NiCo2O4) नैनो-क्रिस्टल उच्च छद्म-कैपेसिटेंस प्रदान करते हैं। अंतर्विष्ट (Intercalated) सोडियम के साथ मैंगनीज डाइऑक्साइड कंपोजिट इलेक्ट्रोड 2013 110 Wh/kg 1000 F/g उच्च छद्म-कैपेसिटेंस के साथ त्वरित आयन परिवहन के लिए मैंगनीज डाइऑक्साइड इलेक्ट्रोड MnO2 में इलेक्ट्रोकेमिकल रूप से अंतर्विष्ट सोडियम आयन (Na+)। "ऑन-चिप" ऊर्जा भंडारण के लिए ग्राफीन-आधारित प्लानर माइक्रो-सुपरकैपेसिटर 20132,42 Wh/l       व्यतिकरण आवृत्तियों (Interference frequencies) को अलग करने के लिए सुपरकैपेसिटर संरचनाओं का एकीकरण। क्वांटम प्रभाव सुपरकैपेसिटर 2013 480 Wh/kg क्वांटम सुपरकैपेसिटर के इलेक्ट्रोड में रुटाइल संरचना वाले द्विध्रुवीय धातु ऑक्साइड के बहुत छोटे समूह (नैनोक्लस्टर) होते हैं। ऊर्जा भंडारण क्लस्टरों को इलेक्ट्रॉनों से चार्ज करके किया जाता है, जिसमें टनल प्रभाव का उपयोग होता है। उपलब्ध अतिसंधारित्र + विभिन्न निर्माताओं के अतिसंधारित्रों की अवलोकन तालिका (दिसंबर 2015 तक) निर्माता संधारित्र का नाम धारिता (F) सेल का वोल्टेज (V) आयतनी ऊर्जा घनत्व (Wh/dm³) द्रव्यमानी ऊर्जा घनत्व (Wh/kg) टिप्पणी APowerCap APowerCap4…5502,7 – ≤4,5 – AVX BestCap®0,05…0,563,6≤0,13 – 20 V तक के मॉड्यूल Cap-XX Cap-XX0,17…2,42,5≤2,2 – – CDE Ultracapacitors0,1…1,03,6 – – – Cooper PowerStor0,22…30002,5/2,7 – – 62 V तक के मॉड्यूल Elna DYNACAPPOWERCAP0,047…15002,5/3,6 – – – Evans Capattery0,001…105,5…125 – – हाइब्रिड कैपेसिटर Green Tech Super Capacitor2…6002,7/2,8 – – 64 V तक के मॉड्यूल HCC HCAP15…35002,7≤8,1≤6,8– Illinois Supercapacitor0,3…8002,3/2,7≤8,6≤6,6 – Ioxus Ultracapacitor100…30002,7≤8,7≤6,4 130 V तक के मॉड्यूल JSR Micro Ultimo1100…33003,8≤20≤12ली-आयन कैपेसिटर Korchip STARCAP0,02…4002,5/2,7≤7,0≤6,1 – LS Mtron Ultracapacitor100…34002,7/2,8 – – 130 V तक के मॉड्यूल Maxwell Boostcap®1…34002,2/2,8 – ≤6,0160 V तक के मॉड्यूल Murata EDLC0,22…1,04,2/5,5≤2,7≤3,1 श्रेणीक्रम में दो सेल NEC Tokin Supercapacitor0,047…2002,7– – – Nesscap EDLC,Pseudocapacitor3…5050…3002,72,3≤7,1≤12,9≤4,5≤8,7125 V तक के मॉड्यूल Nichicon EVerCAP®1,0…60002,5/2,7 – – – NCC, ECC DLCCAP350…23002,5 – – – PanasonicGoldcap0,1…702,3/2,5–– 15 V तक के मॉड्यूल Samwha Green-Cap®ESD-SCAP3…75002,5/2,7≤7,6≤7,0 –Sech SAC – कैपेसिटर M – मॉड्यूल S – सिस्टम3...34003,0≤14≤10522 V तक के मॉड्यूल और >10 MW स्टोरेज सिस्टम, शक्ति घनत्व (Power density) ≤ 38 kW/kg Skeleton SkelCap250…45002,85≤14,1≤10,1350 V तक के मॉड्यूल Taiyo Yuden PAS Capacitor LIC Capacitor0,5…200,5…2702,5/3,0 3,8 – – – – छद्म-कैपेसिटर (Pseudocapacitors) ली-आयन कैपेसिटर VinaTech Hy-Cap1,0…5002,3/3,0≤8,7≤6,3 –Vishay ENYCAP4…901,4/2,8 – ≤3,6 8,4 V तक के मॉड्यूल WIMA SuperCap100…30002,5 – – 28 V तक के मॉड्यूल YEC Kapton capacitor0,5…4002,7 – – – Yunasko Ultracapacitor480…17002,7 – – 48 V तक के मॉड्यूल इन्हें भी देखें ऊर्जा भण्डारण ऊर्जा दक्षता ऊर्जा विज्ञान सन्दर्भ श्रेणी:ऊर्जा भंडारण श्रेणी:भावी प्रौद्योगिकी श्रेणी:संधारित्र