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supercondensadores

1957
  • H. I. Becker
Investigador analizando un supercondensador en el laboratorio de electroquímica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Un condensador eléctrico de doble capa (EDLC), o supercondensador, almacena energía electrostáticamente mediante la polarización de una solución electrolítica. A diferencia de una batería convencional, no intervienen reacciones químicas. Almacena energía en la doble capa eléctrica (doble capa de Helmholtz) formada en la interfaz entre un electrodo de gran área superficial y un electrolito. Esto permite una carga y descarga extremadamente rápidas y una vida útil muy larga.

El principio fundamental de un EDLC es la separación de carga en la interfaz entre un electrodo conductor sólido y un electrolito líquido. Los electrodos suelen estar hechos de carbón activado u otros materiales porosos con una superficie extraordinariamente grande (hasta 2000 metros cuadrados por gramo). Al aplicar un voltaje, los iones del electrolito migran hacia los electrodos de polaridad opuesta, formando dos capas de carga: una capa electrónica en la superficie del electrodo y una capa iónica en el electrolito. Estas dos capas están separadas por una capa aislante molecularmente delgada llamada capa de Helmholtz, que actúa como dieléctrico. La capacitancia viene dada por [latex]C = frac{epsilon A}{d}[/latex], donde [latex]epsilon[/latex] es la permitividad del electrolito, A es la superficie del electrodo y d es la distancia de separación de carga. La enorme superficie y la minúscula distancia de separación de carga (del orden de nanómetros) dan como resultado valores de capacitancia extremadamente altos, miles de veces mayores que los de los capacitores convencionales. Esto les permite almacenar cantidades significativas de energía, aunque su densidad energética sigue siendo inferior a la de las baterías. Su principal ventaja reside en la densidad de potencia: la capacidad de suministrar y absorber carga muy rápidamente.

UNESCO Nomenclature: 2203
- Química física

Tipo

Dispositivo físico

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • invención de la botella de Leyden (1745)
  • Teoría de la doble capa eléctrica de Helmholtz (década de 1850)
  • desarrollo de materiales de carbono porosos
  • principios básicos de la electrostática y la capacitancia

Aplicaciones

  • frenado regenerativo en autobuses, trenes y grúas
  • Respaldo de energía a corto plazo para la memoria en dispositivos electrónicos (SRAM, DRAM)
  • estabilización de potencia en sistemas de energía renovable
  • Asistencia de arranque en frío para motores
  • flashes de cámara

Patentes:

  • US2800616A

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: supercondensador, EDLC, ultracondensador, doble capa eléctrica, capa de Helmholtz, carbón activado, densidad de potencia, frenado regenerativo, almacenamiento electrostático, carga rápida.

Contexto histórico

supercondensadores

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1957
1958
1960
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(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados.

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