تتمثل أكبر فائدة لمكثفات الأغشية العضوية المعدنية في أنها ذاتية الإصلاح، مما يجعل هذه المكثفات واحدة من أسرع المكثفات نموًا اليوم.

توجد آليتان مختلفتان للإصلاح الذاتي لمكثفات الأغشية المعدنية: الأولى هي الإصلاح الذاتي الناتج عن التفريغ، والثانية هي الإصلاح الذاتي الكهروكيميائي. تحدث الأولى عند جهد أعلى، لذا يُشار إليها أيضًا بالإصلاح الذاتي عالي الجهد؛ أما الثانية، فنظرًا لحدوثها عند جهد منخفض جدًا، يُشار إليها غالبًا بالإصلاح الذاتي منخفض الجهد.

الشفاء الذاتي بعد التصريف

لتوضيح آلية الإصلاح الذاتي للتفريغ، لنفترض وجود عيب في الطبقة العضوية بين قطبين معدنيين بمقاومة R. وبحسب طبيعة العيب، قد يكون عيبًا معدنيًا، أو شبه موصل، أو عيبًا في العزل. من الواضح أنه عندما يكون العيب من النوع الأول، فإن المكثف سيفرغ شحنته عند جهد منخفض. أما في الحالة الأخيرة فقط، فإن ما يُسمى بالتفريغ عالي الجهد يُصلح نفسه تلقائيًا.

تتمثل عملية الإصلاح الذاتي للتفريغ في أنه فور تطبيق جهد V على مكثف ذي غشاء معدني، يمر تيار أومي I=V/R عبر العيب. وبالتالي، تتدفق كثافة تيار J=V/Rπr² عبر القطب المعدني، أي كلما اقتربت المنطقة من العيب (كلما صغرت قيمة r)، زادت كثافة التيار داخل القطب المعدني. وبسبب حرارة جول الناتجة عن استهلاك الطاقة W=(V²/R)r، تنخفض مقاومة R لعيب شبه موصل أو عازل بشكل أُسّي. ونتيجة لذلك، يزداد التيار I واستهلاك الطاقة W بسرعة، مما يؤدي إلى ارتفاع حاد في كثافة التيار J₁=J=V/πr¹² في المنطقة القريبة جدًا من العيب، حيث تعمل حرارة جول على صهر الطبقة المعدنية في تلك المنطقة، مما يتسبب في نشوء قوس كهربائي بين القطبين. يتبخر القوس بسرعة ويقذف المعدن المنصهر، مكونًا منطقة عازلة خالية من الطبقة المعدنية. ينطفئ القوس الكهربائي ويتحقق الشفاء الذاتي.

بسبب حرارة جول والقوس المتولد في عملية الإصلاح الذاتي للتفريغ، فإن العازل المحيط بالعيوب ومنطقة عزل العازل على السطح العازل تتضرر حتماً بسبب الضرر الحراري والكهربائي، وبالتالي يحدث التحلل الكيميائي والتغويز والتفحيم، وحتى الضرر الميكانيكي.

بناءً على ما سبق، ولتحقيق إصلاح ذاتي مثالي للتفريغ، من الضروري ضمان بيئة محلية مناسبة حول العيب. لذا، يجب تحسين تصميم مكثف الغشاء العضوي المعدني لتحقيق وسط مناسب حول العيب، وسماكة ملائمة للطبقة المعدنية، وبيئة محكمة الإغلاق، وجهد وسعة مناسبين للقلب. يتميز ما يُسمى بالإصلاح الذاتي المثالي للتفريغ بما يلي: زمن إصلاح ذاتي قصير جدًا، وطاقة إصلاح ذاتي منخفضة، وعزل ممتاز للعيوب، وعدم إلحاق أي ضرر بالعازل المحيط. ولتحقيق إصلاح ذاتي جيد، يجب أن تحتوي جزيئات الغشاء العضوي على نسبة منخفضة من الكربون إلى الهيدروجين وكمية معتدلة من الأكسجين، بحيث لا ينتج الكربون ولا يترسب عند تحلل جزيئات الغشاء أثناء التفريغ، وذلك لتجنب تكوين مسارات توصيل جديدة، بل ينتج غازات أخرى مثل ثاني أكسيد الكربون، وأول أكسيد الكربون، والميثان، والإيثان، والتي تعمل على إخماد القوس الكهربائي بارتفاع حاد في تركيز الغاز.
لضمان عدم تلف الوسائط المحيطة بالعيوب أثناء عملية الإصلاح الذاتي، يجب ألا تكون طاقة الإصلاح الذاتي كبيرة جدًا ولا صغيرة جدًا، وذلك لإزالة طبقة التمعدن المحيطة بالعيوب وتكوين منطقة عازلة (ذات مقاومة عالية)، مما يؤدي إلى عزل العيب وتحقيق الإصلاح الذاتي. من الواضح أن طاقة الإصلاح الذاتي المطلوبة ترتبط ارتباطًا وثيقًا بنوع معدن طبقة التمعدن وسماكتها والبيئة المحيطة. لذلك، ولتقليل طاقة الإصلاح الذاتي وتحقيق إصلاح ذاتي جيد، يتم استخدام معادن ذات درجة انصهار منخفضة في عملية التمعدن للأغشية العضوية. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون طبقة التمعدن متساوية السماكة، وخاصة لتجنب الخدوش، وإلا ستصبح منطقة العزل متفرعة ولن تحقق إصلاحًا ذاتيًا جيدًا. تستخدم مكثفات CRE أغشية عادية، مع تطبيق إدارة صارمة لفحص المواد الواردة، ومنع دخول الأغشية المعيبة، لضمان جودة أغشية المكثفات بشكل كامل.

إضافةً إلى خاصية الإصلاح الذاتي للتفريغ، توجد خاصية أخرى هي الإصلاح الذاتي الكهروكيميائي. سنتناول هذه الآلية في المقال القادم.