電影〈回到未來〉（Back to the Future）是西元1985年上映的美國經典科幻片，劇中主角藉著改裝自跑車的「時光機」穿梭時空，看似輕鬆自如。但實際上時光機的操作須有巨大的瞬間功率輸出，而「超級電容器」便是主角得以逞能的重要元件。

「超級電容器」（簡稱：超電容）並非杜撰的產物，而是實際存在的。它原始的概念起源於1950年代，但到1971年才有產品問世，並在1988年前後因市場擴張，產品更為多樣化。

基本上，超電容的功能與「電池」頗為相似，都是儲存、供給電能的裝置。但相較於一般充電電池，「超電容」有更高的輸出功率、更長的使用壽命（能充、放電次數超多）、充電效率更高、可靠度更好等諸多優點，儼然是目前儲能界眾星之最。然而，它有一個致命的缺點，即「能量密度」太低，使其應用受到很大的限制。另一方面，「電壓」顯著地遜於鋰離子電池，也使「超電容」無法與目前廣泛使用的鋰離子電池合併應用。

自1980年代第一代「超電容」產品問世後，科學家對它的優點驚艷不已，也希望能改善其關鍵缺點，使它早日「普及化」。其中「提升電容」與「提高電壓」是兩大目標，後者更是有效改善性能的方向。一般而言，提高電壓的方法有「更改電解質」、「修飾電極」與「更改電極」3大類。但目前超電容常用的電極材料是「活性碳」，科學家雖想直接對其改良修飾甚至更換，但至今成效甚微。雖然如此，科學研究對這目標仍前仆後繼。

清華大學化學工程學系的胡啟章教授深入研究「超電容」多年，日前與工研院機械所合作改以「石墨烯奈米壁」為電極，成功地改善了「超電容」電壓過低的問題。胡教授的方法是用低缺陷的「石墨烯奈米壁」為正極，另以摻雜「氮」元素的石墨烯奈米壁成功造出近乎完美的負電極。

這種能「垂直」成長的「石墨烯奈米壁」，因為沒有黏著劑的干擾，大幅增進了電化學儲能的效能。值得一提的是，這種「超電容」的「可用電壓」提升到4V左右之後，「能量密度」也隨之大幅提升，使「超電容」直接與商用鋰離子電池並聯的可能性大幅增高。更重要的是，上述的串並方法能使得「超電容」的應用層面大幅擴展，有效地增加「商業化」的機會。

「超電容」出色的超快速充、放電優點，吸引了電力領域專家的興趣，並把它導入電力系統相關應用。依其「高功率輸出」與「快速回充電」的特性，目前最適用的領域便是作為在「特定距離範圍內」行駛的「電動車」動力來源，尤其是「行車路程」短，需走走停停的「大眾交通工具」最為恰當。例如高雄輕軌捷運，便是其可大施所長的最佳舞台。

其實「超電容」的應用性還可以更廣泛，胡教授進一步分析：超電容的「可用電壓」問題解決後，可把它與商用「鋰離子電池」直接並聯使用，形成另一種可「截長補短」極具優勢的「混合電力」。例如，當系統需要較高輸出功率時，先由「超電容」打前鋒負責能量輸出，待運轉穩定僅需一般電力時，再改由「鋰離子電池」專司其責。如此一來，除盡情發揮兩種元件的優點外，也保護、延長了鋰離子電池的壽命。這一方法已應用於許多電動工具機與部分品牌的手機。

「化石燃料」終有枯竭的時候，「電能」儼然是下一世代能源的主要型態，電能的轉化、儲存、運用都成為當前科學界主要的議題。「超電容」雖擁有許多優點，但也有些根本上的缺陷。胡教授以為，「超電容」不應被過譽為「下一個世代的儲能元件」，並妄想能全面取代現有的儲電裝置，而應理性地為其定位，規劃使它多元地結合各種儲能裝置「適長應用」，使「電能」做最妥善的利用，才是其最佳的未來。