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Supercondensador

Octubre 02, 2021

Los supercondensadores, también conocidos como condensadores electroquímicos de doble capa, pseudocapacitores, ultracapacitores o simplemente EDLC por sus siglas en inglés, son dispositivos electroquímicos capaces de sustentar una densidad de energía inusualmente alta en comparación con los condensadores normales, presentando una capacidad miles de veces mayor que la de los condensadores electrolíticos de alta capacidad.

Mientras que un típico condensador electrolítico D-Cell tiene una capacidad de decenas de miliFaradios (mF), la de un EDLC del mismo tamaño será de varios faradios, o sea alrededor de dos o tres órdenes de magnitud mayor, pero generalmente con una menor tensión de trabajo. Los EDLC comerciales de mayor tamaño cuentan con capacidades tan elevadas como 5000 F, alcanzando densidades de energía de hasta 30 Wh/kg (unas 500 veces menos que la gasolina).

Historia

El primer supercondensador fue patentado por el ingeniero eléctrico H. E. Becker para la General Electric en 1957, y se basaba en el principio de aumento del área de las placas sustituyendo la interfaz cerámica o polimérica entre las placas por un material poroso de carbono en una disolución electrolítica, produciendo un aumento en el área de las placas y por tanto en la capacidad.[1]​

El primer supercondensador comercial lo fabricó Standard Oil of Ohio (SOHIO) en 1969, con una interfaz de carbono y solución electrolítica de sal de tetralquilamonio. A pesar de los grandes problemas derivados de la enorme resistencia interna de los primeros supercondensadores, en los siguientes veinte años fueron utilizados para el desarrollo de los primeros magnetoscopios, respaldos de memoria para computadoras y cámaras de alta tecnología; usando para ello interfaces de carbono con placas de aluminio en plasma. A final de los ochenta, se desarrolló el primer supercondensador de un faradio, y compañías rusas a principios de los noventa presentaron el primer supercondensador que superaba los cien faradios.

El primer éxito para obtener supercondensadores rentables fue el uso de dióxido de rutenio por Conway y sus colaboradores en 1991, ya que fue el primer supercondensador que presentó una baja resistencia interna. Estos dispositivos generaron un gran interés debido a su aplicación a automóviles híbridos, por lo que se impulsó su investigación en todo el mundo. Una de las más importantes fue la iniciada en 1998 por el Departamento de Energía de los Estados Unidos y que aún sigue vigente.[2]​[3]​ Actualmente los supercondensadores comerciales son de base carbono con un electrolito de metal alcalino o alcalinotérreo. Los principales productores son Panasonic y Maxwell Tecnologies. Donde se ocupan más actualmente son para diseño de sistemas de potencia para la estabilización de voltaje, por lo que encontramos supercondensadores de 1500 y 3000 faradios, con un peso que va del kilo y medio a los tres kilogramos.[4]​ Continúa la investigación en autos híbridos y su uso en sistemas de energía solar y energía eólica.

Principio de pseudocapacitancia

 
Supercondensador

Los estudios en supercapacitancia llevaron a proponer un nuevo modelo de almacenaje de energía eléctrica: la pseudocapacidad o pseudocapacitancia. En la capacitancia clásica el almacenamiento de energía está asociado a la acumulación de carga eléctrica entre las láminas del condensador gracias al medio aislante. Pero se descubrió que la acumulación de carga en los supercondensadores, principalmente en los de carbono con disolución electrolítica de un metal, era en cambio producida por la deficiencia electrónica producto de la interacción de los iones metálicos con el medio de carbono.

La pseudocapacitancia es un fenómeno dependiente de la tensión, con lo que por lo tanto se posee una capacitancia variable que debe ser modelada adecuadamente. Sin embargo, los rangos de tensión en que son utilizados los supercondensadores permiten su manejo como un condensador convencional con un valor alto de capacitancia y una serie de resistencias e inductores.[5]​[6]​ Además, se aumenta la capacitancia con una delgada capa de material aislante entre las caras de carbono.

De acuerdo con este modelo teórico, uno de los principales aspectos a estudiar en el fenómeno de supercapacitancia es la concentración del electrolito y la naturaleza de los electrodos (denominación común de las barras conductoras) así como la naturaleza de la capa de aislante. Zhang indica que los electrolitos recomendados para la construcción de supercondensadores son los hidróxidos de sodio e hidróxido de potasio, y afirma que hay un aumento de la capacidad hasta un punto crítico en 2 y 10 molar respectivamente; sin embargo, el aumento de la concentración trae consigo un aumento constante de la resistencia interna del dispositivo.[7]​ Por otro lado la presencia de las entrecaras de carbono incrementa la capacitancia únicamente si la porosidad promedio del medio es máxima, por lo que los diseños de nanotubos y nanoespumas son fundamentales para el desarrollo de supercondensadores. Por último Obreja indica que la capa ideal debe oscilar entre los 50 y los 200 micrómetros.[8]​

Clasificación y elaboración de supercondensadores

Los supercondensadores actualmente se clasifican de acuerdo con los materiales de los que se encuentran elaborados. Actualmente se distinguen de acuerdo con Zhou[2]​ y Dinh–Nguyen[3]​ principalmente cuatro tipos:

1. Supercondensadores electrolíticos de entrecaras de carbono de doble capa
Los principales son los que utilizan hidróxido de sodio y potasio o ácido sulfúrico. En ellos la disolución se disocia en iones positivos de sodio o potasio, que ante la presencia de voltaje por aumento de la atracción entre cargas se acumula una mayor energía eléctrica.
2. Supercondensadores no electrolíticos de entrecaras de carbono de doble capa
Los principales son los que son elaborados como aerogeles, soles, los de nanotubos de carbono y carbón activado.
Los soles son dispersiones de partículas sólidas en líquido que se encuentran indefinidamente en movimiento browniano. En cambio un gel es un sólido que posee una gran cantidad de líquido y una estructura que permite que se encuentren ambas fases combinadas. Para la formación de soles para condensadores se forma el óxido de metal elegido en agua, sea a altas temperaturas o con un exceso de base para formar el sol. Posteriormente el sol es gelado por deshidratación o aumento de pH. También se pueden formar soles orgánicos con resorcinol en formaldehído. El resultado de los procesos es la formación de un material homogéneo muy poroso que permite una alta capacitancia. Si el sol es combinado con la interfaz de carbono se calcula que puede alcanzarse una capacitancia de 400 faradios por gramo.[9]​
3. Supercondensadores acuosos de óxido de doble capa con pseudocapacitancia redox
Los principales son los de óxido de litio, dióxido de rutenio, dióxido de iridio, óxido de cobalto y dióxido de manganeso.
Los supercondensadores pueden fabricarse siguiendo la metodología de la sección anterior para elaborar un sol. Otra forma de obtenerlo es por la deposición de un óxido metálico por medio de un procedimiento de electrólisis. Se han hecho investigaciones donde se han alcanzado capacitancias de 400 F/g con óxido de rutenio.[10]​ Supercondensadores más rentables de alrededor de 50 F/g se han logrado con óxido de níquel.[9]​ Una forma alternativa para generar la estructura porosa es la adición de óxido de litio a un metal como el platino; a este material se le agrega ácido para retirar el litio y mantener la estructura porosa de escala nanométrica.[11]​
4. Supercondensadores de polímeros conductores
Se define como polímero conductor como una sustancia orgánica que conduce la electricidad de manera parecida a la de un metal, buena reversibilidad entre estado conductor y no conductor y flexibilidad mecánica. Los principales son los de politiofeno, polipirrol y polianilina. Tienen una densidad de energía mayor a 500 Watts por kilogramo, y aún se estudian sus propiedades de capacitancia.[12]​

Aplicaciones de los supercondensadores

La investigación en supercondensadores se encuentra motivada por las enormes ventajas que su uso representa para el desarrollo de circuitos eléctricos:[13]​

  1. Gran período de operación
  2. Capacidad de manejar altos valores de corriente
  3. Valor de carga fácil de monitorear
  4. Alta eficiencia
  5. Gran rango de tensión
  6. Gran rango de temperatura
  7. Ciclos de funcionamiento largos
  8. Facilidad de mantenimiento

La vida útil de un supercondensador disminuye conforme aumenta su capacitancia, pero actualmente contamos con dispositivos que superan una vida útil de veinte años con pérdidas en la tensión suministrado de alrededor de un voltio. Debido a estas propiedades de vida útil y manejo de tensión y corriente los supercondensadores han sido utilizados en diversas aplicaciones:[14]​ y prometen llenar la brecha entre los condensadores y baterías.

Los EDLCs tienen una variedad de aplicaciones comerciales, especialmente en "suavización de energía" y los dispositivos de carga momentánea. Dentro de sus primeros usos cabe destacar como fuente de energía para el arranque de motores en grandes tanques de guerra y submarinos. Debido a que se han reducido los costos de producción, han comenzado a aparecer en los camiones diésel y en locomotoras. Más recientemente se han convertido en un tema de gran interés en la llamada Energía verde, pues su capacidad de absorber energía rápidamente los hace particularmente adecuados para aplicaciones de freno regenerativo. Mientras que las pilas, por otro lado, tienen dificultades en esta tarea debido su lenta velocidad de carga. Por su tamaño y peso reducido, los EDLCs, se están adaptando para almacenar electricidad en vehículos eléctricos.

Un condensador de alta capacidad tiene un gran rendimiento (el 98% de la carga se devuelve); almacena mucha energía en relación a su peso (4Wh/kg), aunque no tanto como una batería; no presentan efecto memoria y tienen una gran capacidad de carga y descarga rápida (5kW/kg).[cita requerida]

Automóviles híbridos

Artículo principal: Vehículo híbrido eléctrico

Por la eficiencia en el uso de la energía estos dispositivos son un elemento prometedor para el desarrollo de medios de transporte que combinen la energía solar con la proveniente de combustibles fósiles. Su aprovechamiento se debe fundamentalmente a que permiten una mejor descarga de energía durante la aceleración del vehículo. En la prueba realizada en el año 2000 para los nuevos autobuses de transporte de la NASA que con el uso de condensadores se podía acelerar a 157 pies (48 m) en 10 segundos con el mínimo de pérdidas de energía.

Un desarrollo importante es el uso de supercondensadores para el desarrollo de la unidad de apoyo auxiliar (APU por sus siglas en inglés). Freightliner y Delphi demostraron su uso en sistemas automotrices de pasajeros, aunque BMW argumenta que hay poca sensibilidad para su regulación debido a las modificaciones hechas a la gasolina para reducir la emisión de contaminantes, por lo que es viable instalarlos en sistemas basados en hidrógeno.[15]​

Apoyo energético

Muchos proyectos en ingeniería, como el diseño de elevadores, requieren de ciclos donde en una etapa se requiera una baja descarga de energía y otros de una alta descarga (como cuando el elevador desciende y asciende). Esta demanda requiere de sistemas que permitan una regulación precisa de la energía suministrada y una alta capacidad de almacenamiento de energía. De esta manera los supercondensadores suministran la energía necesaria para subir el elevador sin necesidad de sobrecargar la red eléctrica.

En aplicaciones de energía solar es necesario estabilizar la tensión suministrado por las fotoceldas, por lo que se utilizan supercondensadores de 2400 F dispuestos en paralelo para estabilizar el suministro de energía eléctrica. De las fotoceldas generalmente se traslada la diferencia de potencial a una válvula de regulación de descarga ácida. Actualmente se estudia la manera de controlar la tensión a través de un banco de supercondensadores que permite disminuir los picos de tensión y proveer una corriente constante de 1.37 A por 45 segundos cada hora, gracias al almacenamiento de energía en el condensador y su liberación estable en un circuito equivalente RLC.[16]​

Almacenamiento de energía

Uno de los usos más extendidos de supercondensadores es su uso en sistemas microelectrónicos, memorias de computadoras, relojes y cámaras de alta precisión. Su uso permite mantener el funcionamiento de los dispositivos durante horas e incluso días.[17]​ Una aplicación estudiada ampliamente en la actualidad es el uso de supercondensadores en sistemas UPS unido a sistemas de transferencia de energía acoplados por inducción (ICPT). Se utilizan para facilitar la transferencia de energía, hacer más eficiente la carga de energía eléctrica, permitiendo el aislamiento de los sistemas UPS para el funcionamiento de sistemas eléctricos.[18]​

Sistemas de transferencia de potencia

En el área de energía las propiedades de los supercondensadores son de gran importancia para la transferencia de energía. Los sistemas STATCOM (Compensadores Estáticos) son dispositivos de la familia de los sistemas de transmisión de corriente flexible alternante (FACTS), y se utiliza para el control de los picos de tensión en sistemas eléctricos. Cuando se conectan con sistemas de transferencia de potencia a elementos STATCOM, se produce una gran inductancia que produce un incremento en la corriente y picos de tensión, por lo que es necesario tener condensadores de gran capacitancia para compensar este fenómeno. Su uso permite mantener una corriente constante y menores picos de tensión para facilitar la transmisión de la energía eléctrica. [19]​

Véase también

Referencias

  • Dorf RC, Svoboda JA (2000) Circuitos Eléctricos: Introducción al Análisis y Diseño. México: Editorial Alfaomega pp. 290 – 291
  1. «US patent 2800616 "Low voltage electrolytic capacitor"» (en inglés). Consultado el 20 de agosto de 2012. 
  2. ↑ Zhou C (2006) Carbon nanotube based electrochemical supercondensadors. Georgia : Georgia Institute of Techonology (Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de ProQuest)
  3. ↑ Dinh – Nguyen B (2003) Performance of supercondensadors as energy storage alternatives. Long Beach: California State University Long Beach (Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de ProQuest)
  4. Barrero R, Tackoen X, Van Mierlo J (2008) Improving energy in public transport: stationary supercondensador based energy storage systems for a metro network. IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), Septiembre 3-5, 2008, Harbin, China (Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de IEEExplore)
  5. Faranda R, Gallina M, Son DT (2007) A New Simplified model of Double Layer Condensadors. Milán: Dipartimento di Elettrotecnica, Politecnico di Milano (Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de IEEExplore)
  6. Cultura II AB, Salameh ZM (2008) Performance Evaluation of a Supercondensador Module for Energy Storage Applications. (Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de IEEExplore)
  7. Zhang D, Luo M, Li J, He J (2005) Surveying Into Some Aspects of Internal Resistance of Super Condensador (Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de IEEExplore)
  8. Obreja VVN, Iordache I, Petroi D et al (2006) On the Technology of Present-Day Manufactured Supercondensadors 2006 Electronics System integration Techonology Conference Dresden: Alemania (Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de IEEExplore)
  9. ↑ Lin C (1998) Sol gel derived electrode materials for supercondensador application. University of South Carolina. (Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de ProQuest)
  10. Lin Y, Hwang HS, LeeWJ Effect of Surface Treatment of Graphite Particles on the Composite Supercondensador of Hydrous Ruthenium Oxides Coatings by Cathodic Deposition Method. Microsc Microanal 2006; 12 (2): 1066 – 7
  11. Hu YS et al Electrochemical lithiation synthesis of nanoporous materials with superior catalytic and capacitive activity. Nature Materials 2006; 5: 713 – 7
  12. Herbert JJ (2000) Electrochemistry and structure of the conducting polymer Poli 3 – (4 Fluorophenil) Tiophene used in electrochemical supercondensadors Los Ángeles: University of California (Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de ProQuest)
  13. Wei T, Wang S, Qi Z A (2007) Supercondensador Based Ride-Through System for Industrial Drive Applications. Proceedings of the 2007 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de IEEExplore)
  14. Linzen D et al (2003) Analysis and Evaluation of Charge Balancing Circuits on Performance, Reliability and Lifetime of Supercondensador Systems. (Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de IEEExplore)
  15. Bontour S et al Design of a Parallel Fuel Cell - Supercondensador Auxiliary Power Unit (APU). Arcueil: Belfort Cedex (Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de IEEExplore)
  16. Glavin ME et al (2008) A Stand-alone Photovoltaic Supercondensador Battery Hybrid Energy Storage System. 2008 13th International Power Electronics and Motion Control Conference (EPE-PEMC 2008) (Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de IEEExplore)
  17. Carter R, Cruden A (2008) Strategies for control of a battery/supercondensador system in an electric vehicle. SPEEDAM 2008 International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de ProQuest)
  18. Madawala UK, Thrimawithana DJ, Kularatna N (2007)An ICPT-Supercondensador Hybrid System for Surge-Free Power Transfer IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS (Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de IEEExplore)
  19. Srithorn et al THE CONTROL OF A STATCOM WITH SUPERCONDENSADOR ENERGY STORAGE FOR IMPROVED POWER QUALITY CIRED Seminar 2008: SmartGrids for Distribution Session 1 Paper No 0008 (Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de IEEExplore)

Enlaces externos

  • Nuevos supercondensadores Híbridos: La fusión entre el supercondensador clásico y la tecnología de iones de litio.
  • Nuevos supercondensadores de alta densidad
  • Bus eléctrico carga rápida - Iveco revela ELLISUP Busworld
  • (CSIC)
  • Hong Kong utiliza 8 autobuses de supercapacitadores o capabuses. (en inglés)
  • BMW Concept X3 Efficient Dynamics con condensadores
  • , Instituto Gwangju de Ciencia y Tecnologíaen (GIST).
  •   Datos: Q754523
  •   Multimedia: Supercapacitors

Octubre 02, 2021
supercondensador, supercondensadores, también, conocidos, como, condensadores, electroquímicos, doble, capa, pseudocapacitores, ultracapacitores, simplemente, edlc, siglas, inglés, dispositivos, electroquímicos, capaces, sustentar, densidad, energía, inusualme. Los supercondensadores tambien conocidos como condensadores electroquimicos de doble capa pseudocapacitores ultracapacitores o simplemente EDLC por sus siglas en ingles son dispositivos electroquimicos capaces de sustentar una densidad de energia inusualmente alta en comparacion con los condensadores normales presentando una capacidad miles de veces mayor que la de los condensadores electroliticos de alta capacidad Mientras que un tipico condensador electrolitico D Cell tiene una capacidad de decenas de miliFaradios mF la de un EDLC del mismo tamano sera de varios faradios o sea alrededor de dos o tres ordenes de magnitud mayor pero generalmente con una menor tension de trabajo Los EDLC comerciales de mayor tamano cuentan con capacidades tan elevadas como 5000 F alcanzando densidades de energia de hasta 30 Wh kg unas 500 veces menos que la gasolina Indice 1 Historia 2 Principio de pseudocapacitancia 3 Clasificacion y elaboracion de supercondensadores 4 Aplicaciones de los supercondensadores 4 1 Automoviles hibridos 4 2 Apoyo energetico 4 3 Almacenamiento de energia 4 4 Sistemas de transferencia de potencia 5 Vease tambien 6 Referencias 7 Enlaces externosHistoria EditarEl primer supercondensador fue patentado por el ingeniero electrico H E Becker para la General Electric en 1957 y se basaba en el principio de aumento del area de las placas sustituyendo la interfaz ceramica o polimerica entre las placas por un material poroso de carbono en una disolucion electrolitica produciendo un aumento en el area de las placas y por tanto en la capacidad 1 El primer supercondensador comercial lo fabrico Standard Oil of Ohio SOHIO en 1969 con una interfaz de carbono y solucion electrolitica de sal de tetralquilamonio A pesar de los grandes problemas derivados de la enorme resistencia interna de los primeros supercondensadores en los siguientes veinte anos fueron utilizados para el desarrollo de los primeros magnetoscopios respaldos de memoria para computadoras y camaras de alta tecnologia usando para ello interfaces de carbono con placas de aluminio en plasma A final de los ochenta se desarrollo el primer supercondensador de un faradio y companias rusas a principios de los noventa presentaron el primer supercondensador que superaba los cien faradios El primer exito para obtener supercondensadores rentables fue el uso de dioxido de rutenio por Conway y sus colaboradores en 1991 ya que fue el primer supercondensador que presento una baja resistencia interna Estos dispositivos generaron un gran interes debido a su aplicacion a automoviles hibridos por lo que se impulso su investigacion en todo el mundo Una de las mas importantes fue la iniciada en 1998 por el Departamento de Energia de los Estados Unidos y que aun sigue vigente 2 3 Actualmente los supercondensadores comerciales son de base carbono con un electrolito de metal alcalino o alcalinoterreo Los principales productores son Panasonic y Maxwell Tecnologies Donde se ocupan mas actualmente son para diseno de sistemas de potencia para la estabilizacion de voltaje por lo que encontramos supercondensadores de 1500 y 3000 faradios con un peso que va del kilo y medio a los tres kilogramos 4 Continua la investigacion en autos hibridos y su uso en sistemas de energia solar y energia eolica Principio de pseudocapacitancia Editar Supercondensador Los estudios en supercapacitancia llevaron a proponer un nuevo modelo de almacenaje de energia electrica la pseudocapacidad o pseudocapacitancia En la capacitancia clasica el almacenamiento de energia esta asociado a la acumulacion de carga electrica entre las laminas del condensador gracias al medio aislante Pero se descubrio que la acumulacion de carga en los supercondensadores principalmente en los de carbono con disolucion electrolitica de un metal era en cambio producida por la deficiencia electronica producto de la interaccion de los iones metalicos con el medio de carbono La pseudocapacitancia es un fenomeno dependiente de la tension con lo que por lo tanto se posee una capacitancia variable que debe ser modelada adecuadamente Sin embargo los rangos de tension en que son utilizados los supercondensadores permiten su manejo como un condensador convencional con un valor alto de capacitancia y una serie de resistencias e inductores 5 6 Ademas se aumenta la capacitancia con una delgada capa de material aislante entre las caras de carbono De acuerdo con este modelo teorico uno de los principales aspectos a estudiar en el fenomeno de supercapacitancia es la concentracion del electrolito y la naturaleza de los electrodos denominacion comun de las barras conductoras asi como la naturaleza de la capa de aislante Zhang indica que los electrolitos recomendados para la construccion de supercondensadores son los hidroxidos de sodio e hidroxido de potasio y afirma que hay un aumento de la capacidad hasta un punto critico en 2 y 10 molar respectivamente sin embargo el aumento de la concentracion trae consigo un aumento constante de la resistencia interna del dispositivo 7 Por otro lado la presencia de las entrecaras de carbono incrementa la capacitancia unicamente si la porosidad promedio del medio es maxima por lo que los disenos de nanotubos y nanoespumas son fundamentales para el desarrollo de supercondensadores Por ultimo Obreja indica que la capa ideal debe oscilar entre los 50 y los 200 micrometros 8 Clasificacion y elaboracion de supercondensadores EditarLos supercondensadores actualmente se clasifican de acuerdo con los materiales de los que se encuentran elaborados Actualmente se distinguen de acuerdo con Zhou 2 y Dinh Nguyen 3 principalmente cuatro tipos 1 Supercondensadores electroliticos de entrecaras de carbono de doble capa Los principales son los que utilizan hidroxido de sodio y potasio o acido sulfurico En ellos la disolucion se disocia en iones positivos de sodio o potasio que ante la presencia de voltaje por aumento de la atraccion entre cargas se acumula una mayor energia electrica 2 Supercondensadores no electroliticos de entrecaras de carbono de doble capa Los principales son los que son elaborados como aerogeles soles los de nanotubos de carbono y carbon activado Los soles son dispersiones de particulas solidas en liquido que se encuentran indefinidamente en movimiento browniano En cambio un gel es un solido que posee una gran cantidad de liquido y una estructura que permite que se encuentren ambas fases combinadas Para la formacion de soles para condensadores se forma el oxido de metal elegido en agua sea a altas temperaturas o con un exceso de base para formar el sol Posteriormente el sol es gelado por deshidratacion o aumento de pH Tambien se pueden formar soles organicos con resorcinol en formaldehido El resultado de los procesos es la formacion de un material homogeneo muy poroso que permite una alta capacitancia Si el sol es combinado con la interfaz de carbono se calcula que puede alcanzarse una capacitancia de 400 faradios por gramo 9 3 Supercondensadores acuosos de oxido de doble capa con pseudocapacitancia redox Los principales son los de oxido de litio dioxido de rutenio dioxido de iridio oxido de cobalto y dioxido de manganeso Los supercondensadores pueden fabricarse siguiendo la metodologia de la seccion anterior para elaborar un sol Otra forma de obtenerlo es por la deposicion de un oxido metalico por medio de un procedimiento de electrolisis Se han hecho investigaciones donde se han alcanzado capacitancias de 400 F g con oxido de rutenio 10 Supercondensadores mas rentables de alrededor de 50 F g se han logrado con oxido de niquel 9 Una forma alternativa para generar la estructura porosa es la adicion de oxido de litio a un metal como el platino a este material se le agrega acido para retirar el litio y mantener la estructura porosa de escala nanometrica 11 4 Supercondensadores de polimeros conductores Se define como polimero conductor como una sustancia organica que conduce la electricidad de manera parecida a la de un metal buena reversibilidad entre estado conductor y no conductor y flexibilidad mecanica Los principales son los de politiofeno polipirrol y polianilina Tienen una densidad de energia mayor a 500 Watts por kilogramo y aun se estudian sus propiedades de capacitancia 12 Aplicaciones de los supercondensadores EditarLa investigacion en supercondensadores se encuentra motivada por las enormes ventajas que su uso representa para el desarrollo de circuitos electricos 13 Gran periodo de operacion Capacidad de manejar altos valores de corriente Valor de carga facil de monitorear Alta eficiencia Gran rango de tension Gran rango de temperatura Ciclos de funcionamiento largos Facilidad de mantenimientoLa vida util de un supercondensador disminuye conforme aumenta su capacitancia pero actualmente contamos con dispositivos que superan una vida util de veinte anos con perdidas en la tension suministrado de alrededor de un voltio Debido a estas propiedades de vida util y manejo de tension y corriente los supercondensadores han sido utilizados en diversas aplicaciones 14 y prometen llenar la brecha entre los condensadores y baterias Los EDLCs tienen una variedad de aplicaciones comerciales especialmente en suavizacion de energia y los dispositivos de carga momentanea Dentro de sus primeros usos cabe destacar como fuente de energia para el arranque de motores en grandes tanques de guerra y submarinos Debido a que se han reducido los costos de produccion han comenzado a aparecer en los camiones diesel y en locomotoras Mas recientemente se han convertido en un tema de gran interes en la llamada Energia verde pues su capacidad de absorber energia rapidamente los hace particularmente adecuados para aplicaciones de freno regenerativo Mientras que las pilas por otro lado tienen dificultades en esta tarea debido su lenta velocidad de carga Por su tamano y peso reducido los EDLCs se estan adaptando para almacenar electricidad en vehiculos electricos Un condensador de alta capacidad tiene un gran rendimiento el 98 de la carga se devuelve almacena mucha energia en relacion a su peso 4Wh kg aunque no tanto como una bateria no presentan efecto memoria y tienen una gran capacidad de carga y descarga rapida 5kW kg cita requerida Automoviles hibridos Editar Articulo principal Vehiculo hibrido electrico Por la eficiencia en el uso de la energia estos dispositivos son un elemento prometedor para el desarrollo de medios de transporte que combinen la energia solar con la proveniente de combustibles fosiles Su aprovechamiento se debe fundamentalmente a que permiten una mejor descarga de energia durante la aceleracion del vehiculo En la prueba realizada en el ano 2000 para los nuevos autobuses de transporte de la NASA que con el uso de condensadores se podia acelerar a 157 pies 48 m en 10 segundos con el minimo de perdidas de energia Un desarrollo importante es el uso de supercondensadores para el desarrollo de la unidad de apoyo auxiliar APU por sus siglas en ingles Freightliner y Delphi demostraron su uso en sistemas automotrices de pasajeros aunque BMW argumenta que hay poca sensibilidad para su regulacion debido a las modificaciones hechas a la gasolina para reducir la emision de contaminantes por lo que es viable instalarlos en sistemas basados en hidrogeno 15 Apoyo energetico Editar Muchos proyectos en ingenieria como el diseno de elevadores requieren de ciclos donde en una etapa se requiera una baja descarga de energia y otros de una alta descarga como cuando el elevador desciende y asciende Esta demanda requiere de sistemas que permitan una regulacion precisa de la energia suministrada y una alta capacidad de almacenamiento de energia De esta manera los supercondensadores suministran la energia necesaria para subir el elevador sin necesidad de sobrecargar la red electrica En aplicaciones de energia solar es necesario estabilizar la tension suministrado por las fotoceldas por lo que se utilizan supercondensadores de 2400 F dispuestos en paralelo para estabilizar el suministro de energia electrica De las fotoceldas generalmente se traslada la diferencia de potencial a una valvula de regulacion de descarga acida Actualmente se estudia la manera de controlar la tension a traves de un banco de supercondensadores que permite disminuir los picos de tension y proveer una corriente constante de 1 37 A por 45 segundos cada hora gracias al almacenamiento de energia en el condensador y su liberacion estable en un circuito equivalente RLC 16 Almacenamiento de energia Editar Uno de los usos mas extendidos de supercondensadores es su uso en sistemas microelectronicos memorias de computadoras relojes y camaras de alta precision Su uso permite mantener el funcionamiento de los dispositivos durante horas e incluso dias 17 Una aplicacion estudiada ampliamente en la actualidad es el uso de supercondensadores en sistemas UPS unido a sistemas de transferencia de energia acoplados por induccion ICPT Se utilizan para facilitar la transferencia de energia hacer mas eficiente la carga de energia electrica permitiendo el aislamiento de los sistemas UPS para el funcionamiento de sistemas electricos 18 Sistemas de transferencia de potencia Editar En el area de energia las propiedades de los supercondensadores son de gran importancia para la transferencia de energia Los sistemas STATCOM Compensadores Estaticos son dispositivos de la familia de los sistemas de transmision de corriente flexible alternante FACTS y se utiliza para el control de los picos de tension en sistemas electricos Cuando se conectan con sistemas de transferencia de potencia a elementos STATCOM se produce una gran inductancia que produce un incremento en la corriente y picos de tension por lo que es necesario tener condensadores de gran capacitancia para compensar este fenomeno Su uso permite mantener una corriente constante y menores picos de tension para facilitar la transmision de la energia electrica 19 Vease tambien EditarAutobus electrico Condensador electrico Girobus GrafenoReferencias EditarDorf RC Svoboda JA 2000 Circuitos Electricos Introduccion al Analisis y Diseno Mexico Editorial Alfaomega pp 290 291 US patent 2800616 Low voltage electrolytic capacitor en ingles Consultado el 20 de agosto de 2012 a b Zhou C 2006 Carbon nanotube based electrochemical supercondensadors Georgia Georgia Institute of Techonology Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de ProQuest a b Dinh Nguyen B 2003 Performance of supercondensadors as energy storage alternatives Long Beach California State University Long Beach Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de ProQuest Barrero R Tackoen X Van Mierlo J 2008 Improving energy in public transport stationary supercondensador based energy storage systems for a metro network IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference VPPC Septiembre 3 5 2008 Harbin China Recuperado el 26 de noviembre de 2008 de IEEExplore Faranda R Gallina M Son DT 2007 A New Simplified model of Double Layer Condensadors Milan 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