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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 electric double-layer capacitor (EDLC), or supercapacitor, stores energy electrostatically by polarizing an electrolytic solution. Unlike a conventional battery, no chemical reactions are involved. It stores energy in the electric double-layer (Helmholtz double layer) formed at the interface between a high-surface-area electrode and an electrolyte. This allows for extremely fast charging and discharging and a very long cycle life.

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

  • supercondensadores híbridos que combinan electrodos similares a baterías con electrodos similares a condensadores
  • Electrodos basados ​​en grafeno para una superficie y una conductividad aún mayores
  • supercondensadores estructurales integrados en paneles de carrocería de automóviles
  • micro-supercapacitors for powering iot sensors and wearable tech
  • Optimización de electrolitos para temperaturas de funcionamiento más amplias y voltajes más altos
  • supercondensadores flexibles y estirables
  • electrolitos redox-activos (pseudocondensadores) para aumentar la densidad energética
  • supercondensadores basados ​​en hilo tejidos en textiles
  • Supercondensadores transparentes para ventanas y pantallas inteligentes
  • supercondensadores autocurativos
Related to: supercapacitor, EDLC, ultracapacitor, electric double-layer, Helmholtz layer, activated carbon, power density, regenerative braking, electrostatic storage, fast charging.

Contexto histórico

supercondensadores

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1957
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1959-11
1960
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1950
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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)

décimo año aniversario

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