Es un nuevo tipo de dispositivo de almacenamiento de energía con las características de alta densidad de potencia, corto tiempo de carga, larga vida útil, buenas características de temperatura, ahorro de energía y protección ambiental ecológica. Los supercondensadores se utilizan en una amplia gama de aplicaciones. Entonces, vamos a presentarle el principio de funcionamiento del supercondensador, echemos un vistazo.
¿Qué es un supercondensador?
Descripción general
Los supercondensadores también se denominan condensadores electroquímicos, condensadores de oro y condensadores de Farad; incluyen condensadores eléctricos de doble capa y pseudocondensadores. Almacenamiento de energía mediante electrolitos polarizantes. Es un componente electroquímico, pero no se produce ninguna reacción química durante su proceso de almacenamiento de energía. Este proceso de almacenamiento de energía es reversible, razón por la cual el supercondensador se puede cargar y descargar repetidamente cientos de miles de veces. Un supercondensador puede verse como dos placas de electrodos porosos no reactivos suspendidas en un electrolito. Cuando se aplica electricidad a las placas, la placa positiva atrae iones negativos en el electrolito y la placa negativa atrae iones positivos, formando efectivamente dos dispositivos de almacenamiento capacitivos. , los iones positivos separados están cerca de la placa negativa y los iones negativos están cerca de la placa positiva.
El supercondensador es un nuevo tipo de condensador basado en la teoría de la doble capa eléctrica de interfaz propuesta por el físico alemán Helmholtz. Como todos sabemos, aparecerán cargas excesivas con signos opuestos en ambos lados de la superficie de un electrodo metálico insertado en una solución electrolítica y en la superficie del líquido, lo que dará como resultado una diferencia de potencial entre las fases. Luego, si se insertan dos electrodos en el electrolito al mismo tiempo y se aplica entre ellos un voltaje menor que el voltaje de descomposición de la solución electrolítica, entonces los iones positivos y negativos en el electrolito se moverán rápidamente hacia los dos polos debajo del electrolito. acción del campo eléctrico, y se moverá a los dos polos respectivamente. Se forma una capa de carga densa en la superficie del electrodo superior, es decir, una doble capa eléctrica.
La doble capa eléctrica que forma es similar a la carga de polarización que genera el dieléctrico en un condensador tradicional bajo la acción de un campo eléctrico, produciendo así un efecto capacitivo similar a la doble capa eléctrica densa. Sin embargo, un capacitor plano debido a la estanqueidad, la distancia entre las capas de carga es mucho menor que la de los capacitores comunes, por lo que tiene una capacidad mayor que los capacitores comunes.
En comparación con los condensadores electrolíticos de aluminio, los condensadores eléctricos de doble capa tienen una mayor resistencia interna, por lo que se pueden cargar directamente sin una resistencia de carga. Si se produce una carga por sobretensión, el condensador eléctrico de doble capa abrirá el circuito sin causar. Cualquier daño a los dispositivos, esta característica es diferente de la avería por sobretensión de los condensadores electrolíticos de aluminio. Al mismo tiempo, en comparación con las baterías recargables, los condensadores eléctricos de doble capa se pueden cargar sin límite de corriente y se pueden cargar más de 10 ^ 6 veces. Por lo tanto, los condensadores eléctricos de doble capa no solo tienen las características de los condensadores, sino también las características de la batería. Son una especie de Un nuevo tipo de componente especial entre baterías y condensadores.
Cómo funcionan los supercondensadores
Los supercondensadores son condensadores que utilizan el principio eléctrico de doble capa. Cuando se aplica un voltaje externo a las dos placas del supercondensador, como un capacitor ordinario, el electrodo positivo de la placa almacena cargas positivas y la placa negativa almacena cargas negativas bajo la acción del campo eléctrico generado por las cargas del supercondensador. Dos placas del supercondensador. Se forman cargas opuestas en la interfaz entre el electrolito y el electrodo para equilibrar el campo eléctrico interno del electrolito. Esta carga positiva y la carga negativa están dispuestas con un espacio muy corto entre las cargas positivas y negativas en el. Superficie de contacto entre dos fases diferentes. En la posición opuesta, esta capa de distribución de carga se llama doble capa eléctrica, por lo que la capacitancia es muy grande. Cuando el potencial entre las dos placas es menor que el potencial del electrodo redox del electrolito, las cargas en la interfaz del electrolito no abandonarán el electrolito y el supercondensador estará en un estado de funcionamiento normal (generalmente por debajo de 3 V si el voltaje a través del). El condensador excede la tasa de oxidación del electrolito. Cuando se reduce el potencial del electrodo, el electrolito se descompondrá y entrará en un estado anormal. A medida que el supercondensador se descarga, las cargas de las placas positiva y negativa son descargadas por el circuito externo y la carga en la interfaz del electrolito disminuye en consecuencia. De esto se puede ver que el proceso de carga y descarga de un supercondensador es siempre un proceso físico y no hay ninguna reacción química. Por lo tanto, el rendimiento es estable, a diferencia de las baterías que utilizan reacciones químicas.
Características de los supercondensadores
Los supercondensadores almacenan energía en cargas separadas Cuanto mayor es el área utilizada para almacenar las cargas y cuanto más densas son las cargas separadas, mayor es la capacitancia.
El área de un condensador tradicional es el área de la placa plana del conductor. Para obtener una mayor capacidad, el material conductor se enrolla durante mucho tiempo y, a veces, se utiliza una estructura organizativa especial. para aumentar su superficie. Los condensadores tradicionales utilizan materiales aislantes para separar sus dos placas, normalmente películas de plástico, papel, etc. Normalmente se requiere que estos materiales sean lo más finos posible.
El área del supercondensador se basa en material de carbono poroso. La estructura porosa del material permite que su área alcance los 2000 m2/g. Se puede lograr una superficie mayor mediante algunas medidas. La distancia que separan las cargas del supercondensador está determinada por el tamaño de los iones del electrolito que son atraídos por los electrodos cargados. Esta distancia (