تشترك المكثفات (Ultracapacitor ) والبطاريات على أنهما يقومان بتخزين الطاقة الكهربائية ولكن يختلفان في طريقة التخزين، فالبطاريات تحتاج وسط كيميائي لتخزين الطاقة والمكثفات تتطلب وسط فيزيائي وتتميز البطاريات بسعة تخزين اعلى للكهرباء وحجم أقل وجهد شبه ثابت حتى نهاية العمر الافتراضي للبطارية، ومن عيوبها آنها تتطلب معادن غير متوفرة بكثرة كالليثيوم مما يرفع التكلفة ويؤثر بالاستدامة وهي تحتاج لوقت اطول لشحنها (حوالي 30 دقيقة لشحن 85٪ من سعتها) اما المكثفات فتتميز بسرعة شحن عالية (اقل من 30 ثانية) وتصنع من مواد متوفرة بكثرة وتكلفة اقل وعمر افتراضي شبه لا نهائي ( مليون دورة شحن) وتعتبر المكثفات صديقة للبيئة مقارنة بالبطارية ويمكن اعادة تدويرها وتعمل بمجال حراري من -40 الى 65 درجة مئوية مقارنة بالبطاريات والتى تعمل بنطاق شحن من صفر الى 45 درجة مئوية، وهي آمنة تشغيليًا مقارنةً باحتمالية الانفجار والحريق لبطاريات الليثيوم، ولكن يبقى حجم المكثفات وسعتها عائقًا لهذه التقنية مقارنة بالبطاريات.
يوجد تطبيقات للمكثفات الفائقة الاداء في وسائل النقل العام مثل الحافلات والقطارات الخفيفة (Tram) حيث تكفي سعتها لقطع مسافة تقدر بـ 4 كيلو ومن ثمن شحنها في محطات التوقف لتنزيل ونقل الركاب ويتم شحنها باقل من 30 ثانية وهي طريقة عملية واقتصادية تغني من ربط القطار بكيابل كهرباء بامتداد المسار.
ومن الرواد في هذه التقنية شركة ماكسويل تكنولوجي Maxwell Technologies وهي رائدة عالمياً في تصنيع انظمة التخزين والمكثفات فائقة الاداء للسيارات والنقل الثقيل والطاقة المتجددة والطاقة الاحتياطية والاتصالات اللاسلكية وتطبيقات الإلكترونيات الصناعية والاستهلاكية.
وتعتبر المكثفات فائقة الاداء حالياً شريكًا دائمًا للبطاريات حيث توفر قوة تدوير وتسارع عالي كما هو مطبق بالسيارات الهجينة.
ومن انواع المكثفات مكثفات الجرافين عالية الاداء Graphene Super Capacitor وهي مادة كربونية ونانوية البناء ويتميز الجرافين بكثافة عالية وشبكة من ذرات الكربون ثنائية الأبعاد، ومن أبرز مزايا هذه المادة السرعة غير الاعتيادية للإلكترونات التي تسير خلالها وبالتالي قدرة مضاعفة على تخزين الطاقة مقارنة بالمكثفات فائقة الاداء الاخرى ومن المطورين لهذه التكنولوجيا العالم المصري الدكتور ماهر القاضي حيث صُنف كرابع باحث في الكيمياء والكيمياء الحيوية بجامعة كاليفورنيا في لوس آنجلوس واختارته المجلة الأسبوعية للجمعية الكيميائية الأميركية في قائمة الموهوبين لعام 2022 في قائمة Talented Twelve list
على الرغم من أن فكرة المكثفات الفائقة كانت موجودة منذ القرن التاسع عشر ، فإن التقنيات الحالية والابحاث تدرك اهمية تخزين الطاقة والأبحاث والدراسات تتسارع بهذا المجال.
شكل1: تصنيف المكثفات الفائقة
في الشكل 2 تم عرض مقارنة بين بطاريات الليثيوم-أيون والمكثفات الفائقة حيث تعتبر هذه المقارنة مفيدة بسبب أن هذه البطاريات الأكثر شيوعاً في أنظمة التخزين القابلة لإعادة الشحن، والمكثفات الفائقة هي أقرب نظير لها في عالم المكثفات.
شكل2: مقارنة بين بطاريات الليثيوم-أيون والمكثفات الفائقة.
