Supercondensadores: dispositivo, aplicación práctica, ventajas y desventajas.

¿Qué es un supercondensador?

Los supercondensadores o supercondensadores se asemejan a los condensadores electrolíticos ordinarios, aunque se diferencian de estos últimos en una capacidad eléctrica mucho mayor (condensadores extremadamente grandes). En cuanto a sus propiedades, un ionistor es un cruce entre una batería y un condensador. Su dispositivo se puede describir como un capacitor con una doble capa eléctrica, no en vano los supercapacitores se llaman EDLC — Electric Double Layer Capacitor en recursos en inglés.

Tal condensador funciona gracias a los procesos electroquímicos que tienen lugar en él, y no simplemente por el campo eléctrico almacenado en el dieléctrico entre las placas, como en un condensador convencional. No existe una capa dieléctrica clásica entre las placas, y las propias placas están hechas de sustancias diferentes en los portadores de carga del tipo opuesto.

En la medida en que capacitancia del capacitor es directamente proporcional al área de sus placas; para obtener una gran capacidad, es necesario tener un área extensa de las placas. Es por ello que los electrodos del supercondensador suelen estar hechos de carbón espumado, lo que da una superficie de «placas» muy importante.

Los electrodos están separados por un separador y se encuentran en un electrolito ácido o alcalino sólido. El separador elimina un cortocircuito entre los electrodos. El electrolito cristalino de rubidio, plata y yodo permite crear ionistores de alta capacidad, baja autodescarga y resistentes a bajas temperaturas.

Se obtienen supercondensadores con baja resistencia interna, por ejemplo, a base de solución de ácido sulfúrico, pero el voltaje de funcionamiento de dichos supercondensadores está limitado a 1 voltio, además, tales soluciones son tóxicas, por lo que rara vez se usan.

Una reacción electroquímica en el supercondensador hace que algunos de los electrones abandonen los electrodos, lo que los carga positivamente. Los iones negativos son atraídos por el electrolito hacia los electrodos cargados positivamente. Esto forma una capa eléctrica.

Como resultado, la carga del supercondensador se almacena en la interfaz entre el carbono y el electrolito, y el espesor de la capa eléctrica formada por cationes y aniones es de solo 1-5 nm, lo que equivale a una distancia muy pequeña entre las placas del condensador. . Esto da como resultado una capacitancia significativa medida en faradios. El supercondensador es polar, por lo tanto, cuando se conecta al circuito, es necesario observar la polaridad correcta.

Aplicación de supercondensadores

Hoy en día, los supercondensadores se encuentran a menudo en la tecnología digital como fuentes de alimentación de respaldo para microcontroladores, circuitos de memoria, chips CMOS, relojes electrónicos y más.

Cuando se usan junto con baterías, los supercondensadores también pueden aumentar la eficiencia y permitir reducciones en el peso y el tamaño de las baterías, proporcionando energía adicional durante los picos de carga.

Al estar en una posición intermedia entre los condensadores y las baterías, los supercondensadores son aplicables en varios campos: almacenamiento de energía en sistemas de frenado regenerativo, aplicaciones de baja potencia y aplicaciones de carga rápida (relámpagos, reproductores, memoria, etc.).

Es probable que el futuro incluya dispositivos electrónicos portátiles, automóviles eléctricos y cualquier cosa que funcione con baterías hoy en día, con la ventaja de que se pueden cargar en minutos. Los supercondensadores también son indispensables cuando se requiere una gran cantidad de ciclos de carga y descarga en condiciones de consumo de energía a corto plazo.

Enumeramos solo algunas de las áreas de aplicación exitosa de supercondensadores en la actualidad:

• energía eólica,
• Equipo medico,
• fuente de alimentación redundante,
• reserva de energía,
• regeneración de energía de frenado,
• alimentos para electrónica de consumo y electrodomésticos de cocina,
• LED de alimentación y sensores,
• memoria de respaldo,
• mantener la fuente de alimentación de las cerraduras electrónicas,
• estabilización de voltaje

Ventajas y desventajas

Las desventajas de los supercondensadores incluyen un voltaje de funcionamiento bajo (hasta 2,7 voltios por celda, lo que lleva a la necesidad de acumular supercondensadores en baterías) y un precio bastante alto en comparación con las baterías y los condensadores.

Características positivas de los supercondensadores: velocidad de carga y descarga, recurso de cientos de miles de ciclos, libre de mantenimiento, tamaño y peso reducidos, facilidad de uso, amplio rango de temperaturas de funcionamiento, larga vida útil.

Ver también: ¿Cuál es la diferencia entre baterías y capacitores?