Los supercondensadores se utilizan generalmente como aparatos de almacenamiento de vitalidad. Los supercondensadores tienen un coste eléctrico considerable en comparación con los condensadores electrolíticos y todas las variedades de condensadores típicos.

El supercondensador está formado por electrodos de gran espacio y un dieléctrico realmente delgado que permite conseguir una capacidad realmente gigantesca (almacenamiento de coste gigantesco). Los supercondensadores suelen costar entre 10 y 100 veces más que los electrolíticos por unidad.

¿Qué es un supercondensador?

O supercondensador es un aparato digital que compra una cantidad considerable de electricidad. Estos condensadores suelen denominarse ultracondensadores o condensadores electroquímicos de doble capa.

¿En qué se diferencian los supercondensadores de los condensadores típicos?

El tejido utilizado para ensamblar los supercondensadores difiere de los condensadores típicos. Un condensador estándar está formado por dos electrodos conductores separados por un material aislante. Las placas conductoras del condensador son buenas conductoras de la electricidad, por lo que simplemente permiten el paso de la corriente eléctrica. Por otro lado, los materiales dieléctricos (materiales aislantes) son malos conductores de la energía eléctrica, por lo que no permiten que el regalo eléctrico pase a través de ellos.

Cuando se utiliza una tensión en el condensador tal que, el terminal optimista de la batería está relacionado con el electrodo o placa de la cara izquierda y el terminal dañino de la batería está relacionado con la placa de la cara correcta, los costes optimistas se acumulan en el electrodo de la cara izquierda y los costes dañinos se acumulan en el electrodo de la cara correcta.

En palabras sencillas, cuando la tensión se utiliza para el condensador tradicional, los costes inversos se acumulan en el suelo de los electrodos.

En los condensadores típicos, la capacidad (costes de almacenamiento) es inmediatamente proporcional al espacio de cada electrodo o placa e inversamente proporcional al espacio entre los electrodos. En palabras sencillas, el condensador con electrodos gigantes y dieléctrico muy fino consigue la siguiente capacitancia (compra una gran cantidad de costes eléctricos) mientras que los condensadores con electrodos pequeños y dieléctrico muy grueso consiguen una capacidad menor (compra una pequeña cantidad de costes eléctricos). Así es como los costes eléctricos típicos de los condensadores son asumidos por el minorista.

Los condensadores y las baterías se diferencian en dos características: la cantidad de almacenamiento de costes y la velocidad a la que se suministra la vitalidad (coste). Las baterías pueden costar más que los típicos condensadores, pero la principal desventaja de las baterías es que no pueden enviar la vitalidad (el coste) en un corto periodo de tiempo.

Por otro lado, los condensadores suministran la vitalidad (coste) en un corto espacio de tiempo (se descargan en un corto espacio de tiempo), sin embargo la principal desventaja de los condensadores es que no pueden vender al por menor una cantidad considerable de coste como las baterías.

Estos dos inconvenientes (almacenamiento de coste gigantesco y suministro de coste rápido) pueden superarse utilizando tremendos condensadores.

Los supercondensadores funcionan además como los condensadores típicos. Sin embargo, los supercondensadores se diferencian de los condensadores típicos en dos características: los supercondensadores tienen electrodos de gran superficie y un dieléctrico realmente delgado (la distancia de separación entre los electrodos puede ser muy pequeña) en comparación con los condensadores típicos. Esto permite conseguir la siguiente capacitancia (mayor coste de almacenamiento) en comparación con los condensadores típicos.

Los supercondensadores tienen un coste elevado, como las baterías, y un coste de vitalidad o de envío en poco tiempo, como los condensadores típicos.

Tipos de supercondensadores

Los supercondensadores se clasifican principalmente en tres variedades:

• Condensadores de doble capa
• Pseudocondensadores
• Condensadores híbridos

Condensadores de doble capa

Un condensador de doble capa está formado por dos electrodos, un separador y un electrolito. El electrolito es una mezcla de iones optimistas y perjudiciales disueltos en agua. Los 2 electrodos están separados por un separador.

El suelo del electrodo izquierdo entra en contacto con el electrolito líquido de la cara izquierda de forma idéntica; el suelo del electrodo derecho entra en contacto con el electrolito líquido de la cara derecha. La finalidad con la que se encuentran el electrolito líquido y el fondo del electrodo es un límite típico para el electrolito líquido y el fondo del electrodo fuertemente insoluble.

En la zona donde se encuentran el suelo del electrodo y la respuesta del electrolito, se acumulan dos costes inversos. Estos costes inversos se representan como dos capas de costes eléctricos o dos capas de costes eléctricos. Cada electrodo del supercondensador genera dos capas de coste eléctrico.

Un tipo de capa de coste en el suelo del electrodo con una polaridad (optimista o perjudicial) y otro tipo de capa de coste dentro del electrolito responde cerca del suelo del electrodo con polaridad inversa (perjudicial u optimista). Estas dos capas de coste están separadas por una monocapa (una capa gruesa de moléculas) de moléculas de disolvente o de agua.

Las moléculas de disolvente se fijan bien al suelo del electrodo y separan los iones de carga opuesta. Las moléculas de disolvente que separan las otras cargas actúan como una molécula dieléctrica (molécula dieléctrica).

Las moléculas del disolvente no permiten que los costes eléctricos se muevan a través de ellas. Posteriormente, no fluye ningún coste eléctrico entre el electrodo y el electrolito.

Cuando se utiliza la tensión en el condensador de forma que el terminal optimista de la batería se relaciona con el electrodo de la cara izquierda y el terminal perjudicial de la batería se relaciona con el electrodo de la cara correcta, el condensador de doble capa empieza a costar.

Como resultado, se acumulan numerosos costes optimistas en la tierra del electrodo del lado izquierdo y numerosos costes perjudiciales en la tierra del electrodo del lado derecho. Estos costes actúan como los costes de la capa primaria.

Los iones dañinos dentro del electrolito experimentan una poderosa presión circundante del electrodo cargado positivamente. Debido a esto, los iones dañinos se transfieren al electrodo cargado positivamente. Del mismo modo, los iones optimistas dentro del electrolito especializan una potente presión activadora del electrodo cargado negativamente. Debido a esto, los iones optimistas se transfieren hacia el electrodo cargado negativamente.

Cuando estos iones dañinos u optimistas se metamorfosean en el electrodo, encuentran una fuerte oposición de las moléculas del disolvente. Posteriormente, no se transfieren costes del electrolito al electrodo ni del electrodo al electrolito. Sin embargo, estos costes opuestos ejercen una presión electrostática entre sí. Por lo tanto, se acumula una cantidad considerable de costes en el límite frecuente del electrodo y el electrolito.

Esencialmente, los suministros de electrodos más utilizados para los condensadores de doble capa o supercondensadores son el carbono activado, el aerogel de carbono, el tejido de fibra de carbono y los nanotubos de carbono.

Pseudocondensadores

Los pseudocondensadores venden al por menor la vitalidad eléctrica a costa de la alteración de los electrones entre el electrodo y el electrolito (electrones del electrolito al cátodo o del cátodo al electrolito). Esto puede realizarse mediante redox (respuesta de reducción-oxidación).

• Descuento: El descuento se produce cuando el átomo presenta un electrón y se convierte en más dañino.
• Oxidación: La oxidación se produce cuando el átomo pierde un electrón y se convierte en un optimista más.
• Validación del descuento: La validación del descuento se produce cuando un átomo presenta (o pierde) un electrón y otro átomo pierde (o presenta) un electrón. En los pseudocondensadores, la respuesta de oxidación-reducción se produce entre el electrodo y el electrolito.

En los pseudocondensadores, el coste de almacenamiento resulta (capacitancia) de la alteración del coste entre el electrolito y el electrodo.

Cuando se utiliza un voltaje para el pseudocondensador, los átomos o iones cargados dentro del electrolito se transfieren al electrodo cargado en sentido contrario. Entre el suelo del electrodo y el electrolito adyacente se forman dos capas eléctricas o capas eléctricas dobles. Estas dos capas eléctricas están separadas por moléculas del electrolito.

Los átomos cargados del electrolito a lo largo de la doble capa actúan como donantes de electrones y los desplazan hacia los átomos del electrodo. Debido a esto, los átomos del electrodo se desarrollan en carga. Así, se ahorran costes dentro de la doble capa eléctrica.

Los pseudocondensadores utilizan polímeros conductores u óxidos de acero como electrodos. La cantidad {de coste eléctrico} que se ahorra en un pseudocondensador es inmediatamente proporcional a la tensión utilizada. La pseudocapacitancia se mide en faradios.

Condensadores híbridos

Los condensadores híbridos se desarrollan utilizando los métodos de los condensadores de doble capa y los pseudocondensadores. En los condensadores híbridos se consigue una capacitancia de doble capa y una pseudocapacitancia.

Opciones

Tiempo de carga

Los supercondensadores tienen un coste y una descarga similares a los de los condensadores típicos. Gracias a su baja resistencia interna, se pueden conseguir costes y corrientes de descarga excesivos. Las baterías suelen tardar hasta varias horas en conseguir un estado de carga completa (un buen ejemplo es la batería de un teléfono móvil), mientras que los supercondensadores pueden alcanzar el mismo estado de coste en menos de dos minutos.

Energía privada

La energía particular de una batería o de un supercondensador es una medida que se utiliza para verificar ciencias aplicadas completamente diferentes mediante la energía máxima dividida por la masa total del aparato. Los supercondensadores tienen de 5 a 10 veces la energía precisa de las pilas. Por ejemplo, mientras que las baterías de iones de litio tienen una energía particular de 1 a 3 kW/kg, la energía precisa de un supercondensador típico es de unos 10 kW/kg. Esta propiedad es especialmente vital en las funciones que requieren ráfagas rápidas de vitalidad para ser lanzadas desde el gadget de almacenamiento.

Ciclo de vida y seguridad

Las baterías de supercondensadores son más seguras que las baterías atípicas cuando se abusan de ellas. Mientras que las pilas se identifican por explotar debido al calentamiento extremo cuando se cortocircuitan, los supercondensadores no se calientan mucho debido a su baja resistencia interna. Un breve circuito en un supercondensador totalmente cargado desencadenará un rápido lanzamiento de la vitalidad almacenada, lo que puede provocar un arco y dañar el aparato, pero al contrario que las baterías, el calor generado no debería ser una prioridad.

Los supercondensadores pueden cargarse y descargarse cientos de miles de veces y tienen una vida útil casi ilimitada, mientras que las baterías sólo tienen una vida útil de 500 veces o más. Esto hace que los supercondensadores sean muy útiles en funciones en las que hay que guardar y lanzar la vitalidad sin cesar.

Desventajas

Los supercondensadores tienen incluso algunas desventajas. Una de las muchas desventajas es que la vitalidad particular es comparativamente baja. La vitalidad particular es una medida de la cantidad total de vitalidad guardada dentro del aparato dividida por su peso. Mientras que las baterías de iones de litio que se utilizan generalmente en los teléfonos móviles tienen una vitalidad particular de 100-200 Wh/kg, los supercondensadores pueden almacenar normalmente sólo 5 Wh/kg. Lo que significa que un supercondensador con la misma capacidad (no la capacidad) que una batería tradicional pesaría hasta 40 veces más. La vitalidad particular no debe confundirse con la potencia particular, que es una medida de la potencia máxima de una herramienta en peso.

Otra desventaja es la tensión de descarga lineal. Por ejemplo, una batería de 2,7 V con un coste del 50% produciría una tensión cercana a los 2,7 V, mientras que un supercondensador de 2,7 V con un coste del 50% produciría precisamente la mitad de su tensión más cara: 1,35 V. Lo que significa que la tensión de salida caería por debajo de la tensión mínima de funcionamiento del aparato que funciona con un supercondensador, por ejemplo un teléfono móvil, y el aparato debe apagarse antes de utilizar todo el coste del condensador. Una respuesta a este inconveniente es utilizar convertidores CC-CC. Este método introduce nuevas dificultades, comparables a la eficiencia energética y el ruido.

El precio es el tercer inconveniente principal de los supercondensadores actualmente accesibles. El precio por Wh de un supercondensador es superior a 20 veces el de las baterías de iones de litio. Sin embargo, el precio puede reducirse mediante nuevas ciencias aplicadas y la fabricación en masa de baterías de supercondensadores.

La baja vitalidad particular, la tensión de descarga lineal y el valor excesivo son las causas principales que impiden que los supercondensadores sustituyan a las pilas en la mayoría de las funciones.

Beneficios de los supercondensadores

• Las tiendas tienen un gran coste en comparación con los condensadores típicos (capacidad excesiva).
• Proporciona vitalidad o coste en poco tiempo (densidad energética excesiva)
• Larga vida útil
• Valor bajo
• Los supercondensadores no explotan como las pilas, incluso cuando se sobrecargan.

Objetivos de los supercondensadores

Los supercondensadores se utilizan en lo siguiente

• Funciones de vitalidad fotovoltaica
• Los supercondensadores se utilizan en aparatos digitales comparables a los ordenadores portátiles, juegos de medios móviles, aparatos portátiles y programas fotovoltaicos para estabilizar la capacidad ofrecida.
• Los supercondensadores se utilizan como artilugios de almacenamiento momentáneo de vitalidad para los programas de recolección de vitalidad.
• Los supercondensadores se utilizan en los desfibriladores (un instrumento que controla los latidos irregulares del corazón proporcionando presencia eléctrica a la pared torácica).