Un condensador eléctrico de doble capa es un condensador de alta capacidad con una resistencia interna muy baja. Almacena energía eléctrica en un campo electrostático, en contraste con un capacitor regular que almacena energía en un campo eléctrico. Un supercondensador tiene una capacidad de almacenamiento de energía mucho mayor que un condensador normal y puede cargarse y descargarse mucho más rápido. Además, tiene una vida útil más larga y es mucho menos sensible a la temperatura. Los supercondensadores se utilizan en una variedad de aplicaciones, desde productos electrónicos de consumo hasta vehículos eléctricos.

El espacio entre los capacitores de doble capa es muy pequeño, lo que resulta en una capacidad de resistencia de voltaje muy débil, que generalmente no supera los 20 V, por lo que generalmente se usan como elementos de almacenamiento de energía en aplicaciones de CC de bajo voltaje o baja frecuencia. Los condensadores de doble capa son ampliamente utilizados. Se pueden usar como energía de equilibrio de energía para dispositivos de elevación, que pueden proporcionar una gran potencia de corriente, y como energía de arranque de vehículos, que tiene una mayor eficiencia y confiabilidad de arranque que las baterías tradicionales, y puede reemplazar las baterías tradicionales en su totalidad o en parte.

¿Cuáles son las características de un condensador de doble capa?

1. Alta densidad de potencia

Puede alcanzar 102-104W/kg, que es mucho más alto que el nivel de densidad de potencia de la batería.

2. Ciclo de vida largo

Después de 500 000 a 1 000 000 de ciclos de carga/descarga profunda de alta velocidad en unos pocos segundos, las características de los capacitores de doble capa cambian muy poco y la capacidad y la resistencia interna solo disminuyen entre un 10 % y un 20 %.

3. Amplio límite de temperatura de trabajo

Dado que las tasas de adsorción y desorción de los iones en los condensadores de doble capa no cambian mucho a bajas temperaturas, el cambio de capacidad es mucho menor que el de las baterías. El rango de temperatura de funcionamiento de los capacitores comerciales de doble capa puede alcanzar -40 ℃~+80 ℃.

¿Cómo funcionan los capacitores de doble capa?

En comparación con los condensadores electrolíticos de aluminio, los condensadores de doble capa tienen una mayor resistencia interna, por lo que pueden cargarse directamente sin resistencia de carga y, en caso de carga por sobretensión, los condensadores de doble capa abrirán el circuito sin dañar los dispositivos, lo cual es diferente de la ruptura por sobretensión de los condensadores electrolíticos de aluminio.

Al mismo tiempo, en comparación con una batería recargable, el condensador de doble capa se puede cargar sin límite de corriente, y la cantidad de cargas puede ser más de 106 veces, por lo que el condensador de doble capa no solo tiene las características del condensador. pero también tiene las características de la batería, que es un nuevo tipo de componentes especiales entre la batería y el condensador.

El principio básico es que al cargar el electrodo, la carga de la superficie del electrodo en el estado polarizado ideal del electrodo atraerá los iones anisotrópicos en la solución de electrolito circundante, de modo que estos iones se adhieran a la superficie del electrodo para formar una carga doble. capa, formando un condensador de doble capa. Dado que la distancia entre las dos capas de carga es muy pequeña (generalmente menos de 0,5 nm), junto con la estructura especial del electrodo, el área de la superficie del electrodo aumenta diez mil veces, lo que da como resultado una gran capacidad eléctrica.

¿Por qué es importante una doble capa eléctrica?

Una doble capa eléctrica es un fenómeno que juega un papel fundamental en el mecanismo de estabilización electrostática de los coloides. Las partículas coloidales ganan carga eléctrica negativa cuando los iones cargados negativamente del medio de dispersión se adsorben en la superficie de la partícula.

¿Cuáles son los usos de un condensador eléctrico de doble capa?

Los condensadores eléctricos de doble capa (EDLC) son condensadores de alta potencia y densidad energética que se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde la electrónica de consumo hasta aplicaciones industriales. Los EDLC son adecuados para aplicaciones tales como acondicionamiento de energía, recolección de energía, energía de pulso y respaldo de memoria, y se han utilizado en aplicaciones de electrónica de consumo, automotriz, militar y médica.

Los EDLC se usan comúnmente en productos electrónicos de consumo, como computadoras portátiles, teléfonos móviles y cámaras digitales. También se utilizan en vehículos eléctricos como dispositivos de almacenamiento de energía y como fuente de energía de respaldo. En aplicaciones automotrices, los EDLC se utilizan para mejorar la eficiencia del combustible y reducir las emisiones. También se utilizan en aplicaciones militares, como acondicionamiento de energía, energía de pulso y respaldo de memoria. Los EDLC también se utilizan en implantes médicos y dispositivos médicos, ya que pueden almacenar energía durante mucho tiempo y son muy fiables.

¿Cuáles son las diferencias entre los condensadores de doble capa y los pseudocondensadores?

La pseudocapacitancia, también conocida como cuasicapacitancia de Faraday, es la deposición de subpotencial de sustancias electroactivas en la superficie del electrodo o en el espacio bidimensional o casi bidimensional en la fase masiva, donde la quimisorción, desorción u oxidación y reducción son altamente reversibles. ocurren reacciones, produciendo una capacitancia relacionada con el potencial de carga del electrodo.

La pseudocapacitancia se puede generar no solo en la superficie del electrodo sino también dentro de todo el electrodo, lo que permite una mayor capacidad eléctrica y densidad de energía que la capacitancia bicapa. En el caso de la misma área de electrodo, la pseudocapacitancia puede ser de 10 a 100 veces mayor que la capacitancia bicapa.

Los condensadores y pseudocondensadores de doble capa difieren en tres aspectos principales a continuación:

La estabilidad y la conductividad del material de carbono deben ser buenas, y la calidad es mucho mayor que la capacitancia porque la bicapa utiliza la superficie del material, mientras que estos óxidos de metales de transición pueden utilizar la fase a granel, pero es principalmente un valor teórico y el ciclo de vida y la multiplicidad son limitados.

Los condensadores de doble capa almacenan energía mediante la adsorción de carga en la superficie del electrodo, mientras que los pseudocondensadores almacenan energía mediante la reacción redox de los materiales activos del electrodo.

El condensador de doble capa se divide en un condensador de doble capa y un pseudo condensador del mecanismo de almacenamiento de energía. Es un nuevo tipo de dispositivo de almacenamiento de energía, que tiene las características de alta densidad de potencia, tiempo de carga corto, larga vida útil, buenas características de temperatura, ahorro de energía y protección ambiental ecológica, etc. Los condensadores de doble capa son ampliamente utilizados.

Fuente: QUARKTWIN