Supercondensadors: dispositiu, aplicació pràctica, avantatges i desavantatges

Què és un supercondensador

Els supercondensadors o supercondensadors s'assemblen als condensadors electrolítics ordinaris, encara que es diferencien d'aquests últims en una capacitat elèctrica molt més gran (condensadors extremadament grans). Pel que fa a les seves propietats, un ionistor és un encreuament entre una bateria i un condensador. El seu dispositiu es pot descriure com un condensador amb una doble capa elèctrica, no en va els supercondensadors s'anomenen EDLC — Electric Double Layer Capacitor en recursos en anglès.

Aquest condensador funciona gràcies als processos electroquímics que hi tenen lloc, i no només pel camp elèctric emmagatzemat en el dielèctric entre les plaques, com en un condensador convencional. No hi ha cap capa dielèctrica clàssica entre les plaques, i les plaques estan fetes de substàncies diferents en portadors de càrrega del tipus oposat.

Fins al punt que capacitat del condensador és directament proporcional a l'àrea de les seves plaques; per obtenir una gran capacitat, cal disposar d'una àmplia àrea de les plaques. És per aquest motiu que els elèctrodes del supercondensador solen estar fets de carboni espumat, la qual cosa dóna una àrea molt important de «plaques».

Els elèctrodes estan separats per un separador i es troben en un electròlit sòlid àcid o alcalí. El separador elimina un curtcircuit entre els elèctrodes. L'electròlit cristal·lí de rubidi, plata i iode permet crear ionistors d'alta capacitat i baixa autodescàrrega, resistents a les baixes temperatures.

Els supercondensadors amb baixa resistència interna s'obtenen, per exemple, a partir de la solució d'àcid sulfúric, però la tensió de funcionament d'aquests supercondensadors es limita a 1 volt, a més, aquestes solucions són tòxiques, de manera que s'utilitzen poques vegades.

Una reacció electroquímica al supercondensador fa que alguns dels electrons surtin dels elèctrodes, la qual cosa els carrega positivament. Els ions negatius són atrets per l'electròlit als elèctrodes carregats positivament. Això forma una capa elèctrica.

Com a resultat, la càrrega del supercondensador s'emmagatzema a la interfície entre el carboni i l'electròlit, i el gruix de la capa elèctrica formada per cations i anions és només d'1-5 nm, que equival a una distància molt petita entre les plaques del condensador. . Això dóna lloc a una capacitat significativa mesurada en farads. El supercondensador és polar, per tant, quan es connecta al circuit, cal observar la polaritat correcta.

Aplicació de supercondensadors

Avui en dia, els supercondensadors es troben sovint a la tecnologia digital com a fonts d'alimentació de seguretat per a microcontroladors, circuits de memòria, xips CMOS, rellotges electrònics i molt més.

Quan s'utilitzen conjuntament amb bateries, els supercondensadors també poden augmentar l'eficiència i permetre reduir el pes i la mida de les bateries, proporcionant potència addicional durant les càrregues punta.

Estant en una posició intermèdia entre condensadors i bateries, els supercondensadors són aplicables en diversos camps: emmagatzematge d'energia en sistemes de frenada regenerativa, aplicacions de baixa potència i aplicacions de càrrega ràpida (llamps, reproductor, memòria, etc.).

El futur probablement inclourà dispositius electrònics portàtils, cotxes elèctrics i qualsevol cosa que funcioni amb bateries avui dia, amb l'avantatge que es poden carregar en minuts. Els supercondensadors també són indispensables quan es requereix un gran nombre de cicles de càrrega-descàrrega en condicions de consum d'energia a curt termini.

Enumerem només algunes de les àrees d'aplicació amb èxit dels supercondensadors avui:

• energia eòlica,
• equip mèdic,
• font d'alimentació redundant,
• reserva d'energia,
• regeneració d'energia de frenada,
• aliments per a electrònica de consum i aparells de cuina,
• alimentar LED i sensors,
• memòria de seguretat,
• manteniment de l'alimentació dels panys electrònics,
• estabilització de tensió.

Avantatges i inconvenients

Els inconvenients dels supercondensadors inclouen una baixa tensió de funcionament (fins a 2,7 volts per cèl·lula, la qual cosa comporta la necessitat de recollir supercondensadors a les bateries) i un preu força elevat en comparació amb les bateries i els condensadors.

Característiques positives dels supercondensadors: velocitat de càrrega i descàrrega, recurs de centenars de milers de cicles, sense manteniment, mida i pes reduïts, facilitat d'ús, àmplia gamma de temperatures de funcionament, llarga vida útil.

Vegeu també: Quina diferència hi ha entre bateries i condensadors