{"id":132419,"date":"2015-03-02T15:35:25","date_gmt":"2015-03-02T14:35:25","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=132419"},"modified":"2015-03-02T15:36:33","modified_gmt":"2015-03-02T14:36:33","slug":"nuevo-concepto-de-electrolitos-tipo-redox-para-supercondensadores","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2015\/03\/02\/132419","title":{"rendered":"Nuevo Concepto de Electrolitos tipo Redox para Supercondensadores"},"content":{"rendered":"

[Autora: Paula Navalpotro-Instituto IMDEA Energ\u00eda]<\/span><\/span><\/strong><\/p>\n

El sistema energ\u00e9tico actual es insostenible a medio plazo debido a su gran dependencia de combustibles f\u00f3siles. Dentro de las posibles soluciones se encuentra el desarrollo sostenible de<\/span>\u00a0 <\/span>las energ\u00edas renovables y la electrificaci\u00f3n del transporte mediante veh\u00edculos h\u00edbridos y\/o el\u00e9ctricos. El almacenamiento eficiente de la energ\u00eda se presenta como un aspecto fundamental en ambos casos. <\/span>Los acumuladores de energ\u00eda permiten almacenar energ\u00eda en alguna de sus formas, para poder ser utilizada posteriormente. De esta manera se consigue desacoplar la generaci\u00f3n de energ\u00eda de la demanda de la misma. Estos dispositivos permiten almacenar los excedentes de energ\u00eda producida desde alg\u00fan dispositivo generador y liberarla en el momento que esta sea necesaria. El almacenamiento energ\u00e9tico a d\u00eda de hoy, abarca diversas tecnolog\u00edas como el almacenamiento electroqu\u00edmico, el almacenamiento magn\u00e9tico superconductor (SMES), almacenadores cin\u00e9ticos de energ\u00eda (volantes de inercia), almacenamiento por aire comprimido (CAES), centrales de bombeo, etc. <\/span>Existen diversos sistemas de almacenamiento electroqu\u00edmico de la energ\u00eda que est\u00e1n siendo intensamente investigados por la comunidad cient\u00edfica-tecnol\u00f3gica, entre ellos los supercondensadores. Los supercondensadores son dispositivos de almacenamiento electroqu\u00edmico de la energ\u00eda que se caracterizan por tener una gran velocidad de liberaci\u00f3n de la misma, es decir, una gran potencia espec\u00edfica. Sin embargo, su principal desventaja frente a las bater\u00edas es que la cantidad de energ\u00eda acumulada es mucho menor. Por ello, uno de los retos principales es aumentar esa densidad energ\u00e9tica (E=0.5CV<\/span>2<\/span><\/sup>) manteniendo altos valores de potencia<\/span>[1]<\/span>. <\/span><\/span><\/p>\n

Un supercondensador consta de dos electrodos, normalmente fabricados con materiales carbonosos, entre los que se sit\u00faa un separador empapado con el electrolito. En la Unidad de Procesos Electroqu\u00edmicos de IMDEA Energ\u00eda se est\u00e1n llevando a cabo diferentes estrategias para mejorar las prestaciones de estos dispositivos. Una de ellas es el uso de l\u00edquidos i\u00f3nicos (LIs) como electrolitos. Los LIs tienen propiedades que los hacen muy interesantes como electrolitos como son una volatilidad despreciable, una alta concentraci\u00f3n de iones, una alta conductividad i\u00f3nica y una ventana de estabilidad electroqu\u00edmica mucho mayor que los electrolitos acuosos y org\u00e1nicos. Esta alta estabilidad electroqu\u00edmica permite que puedan trabajar a voltajes cercanos a 3,5V con el consecuente aumento de la energ\u00eda acumulada. Adem\u00e1s del voltaje de trabajo hay otro par\u00e1metro importante a tener en cuenta para el incremento de energ\u00eda total, este par\u00e1metro es la capacitancia. La capacitancia es una variable que hasta ahora siempre se hab\u00eda relacionado con las propiedades intr\u00ednsecas del material activo del que est\u00e1n hechos los electrodos. No obstante, en los \u00faltimos a\u00f1os se est\u00e1 investigando una nueva v\u00eda para incrementar la capacitancia del supercondensador realizando cambios \u00fanicamente en el electrolito. Esta nueva estrategia se basa en disolver en el electrolito mol\u00e9culas con actividad redox. Las reacciones redox que sufren estas mol\u00e9culas dotan al sistema de una contribuci\u00f3n faradaica, tambi\u00e9n llamada pseudocapacitancia. As\u00ed, el sistema consta de dos mecanismos que contribuyen al aumento de su capacitancia y consecuentemente de la energ\u00eda, que son, el mecanismo electrost\u00e1tico de la doble capa formada en la interfase del electrodo-electrolito que tiene lugar en todos los tipos de supercondensadores y el proceso faradaico de las reacciones de oxidaci\u00f3n-reducci\u00f3n que sufren las mol\u00e9culas disueltas. En este sentido ya han sido publicados resultados de sistemas basados en pares redox de iodo<\/span>[2]<\/span>, bromo<\/span>[3]<\/span>, vanadio<\/span>[4]<\/span>, e incluso pares redox org\u00e1nicos<\/span>[5]<\/span> que muestran un aumento significativo de la capacitancia (Figura 1). El inter\u00e9s por este tipo de electrolitos est\u00e1 creciendo ya que parecen una opci\u00f3n prometedora para el desarrollo de supercondensadores de altas prestaciones. En IMDEA Energ\u00eda se est\u00e1 llevando a cabo la investigaci\u00f3n de diversos tipos de pares redox disueltos en electrolitos de ancha ventana de estabilidad electroqu\u00edmica. Se trata de desarrollar electrolitos<\/span>\u00a0 <\/span>que proporcionen un aumento de capacitancia junto con un aumento del voltaje de operaci\u00f3n, dando lugar a supercondensadores con mejores prestaciones.<\/span><\/span><\/p>\n

\u00a0\"\"<\/a><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Figura <\/span>1<\/span>. <\/span>\u00a0<\/span>(A) Valores de capacitancia del electrodo de carb\u00f3n en diferentes disoluciones alcalinas metal-iodo, obtenidas a partir de voltametr\u00eda c\u00edclica. (B) Perfil de carga y descarga para un supercondensador con una disoluci\u00f3n acuosa de RbI como electrolito, en una celda de dos y tres electrodos<\/span><\/strong>[2]<\/span>.<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

Referencias <\/span><\/p>\n

[1]<\/span>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 <\/span>A. Burke, \u201cUltracapacitors\u202f: why , how , and where is the technology,\u201d <\/span>J. Power Sources<\/span><\/em>, vol. 91, pp. 37\u201350, 2000.<\/span><\/span><\/p>\n

[2]<\/span>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 <\/span>G. Lota, K. Fic, and E. Frackowiak, \u201cAlkali metal iodide\/carbon interface as a source of pseudocapacitance,\u201d <\/span>Electrochem. commun.<\/span><\/em>, vol. 13, no. 1, pp. 38\u201341, 2011.<\/span><\/span><\/p>\n

[3]<\/span>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 <\/span>S. Yamazaki, T. Ito, M. Yamagata, and M. Ishikawa, \u201cNon-aqueous electrochemical capacitor utilizing electrolytic redox reactions of bromide species in ionic liquid,\u201d <\/span>Electrochim. Acta<\/span><\/em>, vol. 86, pp. 294\u2013297, 2012.<\/span><\/span><\/p>\n

[4]<\/span>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 <\/span>K. Fic, E. Frackowiak, and F. B\u00e9guin, \u201cUnusual energy enhancement in carbon-based electrochemical capacitors,\u201d <\/span>J. Mater. Chem.<\/span><\/em>, vol. 22, no. 46, p. 24213, 2012.<\/span><\/span><\/p>\n

[5]<\/span>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 <\/span>S. Rold\u00e1n, C. Blanco, M. Granda, R. Men\u00e9ndez, and R. Santamar\u00eda, \u201cTowards a further generation of high-energy carbon-based capacitors by using redox-active electrolytes.,\u201d <\/span>Angew. Chem. Int. Ed. Engl.<\/span><\/em>, vol. 50, no. 7, pp. 1699\u2013701, 2011. <\/span><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

[Autora: Paula Navalpotro-Instituto IMDEA Energ\u00eda] El sistema energ\u00e9tico actual es insostenible a medio plazo debido a su gran dependencia de combustibles f\u00f3siles. Dentro de las posibles soluciones se encuentra el desarrollo sostenible de\u00a0 las energ\u00edas renovables y la electrificaci\u00f3n del transporte mediante veh\u00edculos h\u00edbridos y\/o el\u00e9ctricos. El almacenamiento eficiente de la energ\u00eda se presenta como un aspecto fundamental en ambos casos. Los acumuladores de energ\u00eda permiten almacenar energ\u00eda en alguna de sus formas, para poder ser utilizada posteriormente. De esta manera se consigue desacoplar la generaci\u00f3n de energ\u00eda de la demanda de la misma. Estos dispositivos permiten almacenar los excedentes\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[545,1784,543,547],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132419"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=132419"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132419\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":132426,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132419\/revisions\/132426"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=132419"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=132419"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=132419"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}