{"id":135060,"date":"2022-02-04T08:43:17","date_gmt":"2022-02-04T07:43:17","guid":{"rendered":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=135060"},"modified":"2022-02-16T09:25:17","modified_gmt":"2022-02-16T08:25:17","slug":"los-supercondensadores-como-alternativa-a-las-baterias-en-el-almacenamiento-y-suministro-de-energia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2022\/02\/04\/135060","title":{"rendered":"Los supercondensadores como alternativa a las bater\u00edas en el almacenamiento y suministro de energ\u00eda"},"content":{"rendered":"

Autor: Jose M. Abad. Instituto de Cat\u00e1lisis y Petroleoqu\u00edmica. CSIC<\/strong><\/p>\n

La investigaci\u00f3n est\u00e1 enfocada en el intento de obtener supercondensadores con densidades de energ\u00eda almacenadas similares a bater\u00edas, con lo que se dispondr\u00eda de un dispositivo de almacenamiento con alta potencia y densidad de energ\u00eda, ciclos de carga\/descarga r\u00e1pidos y larga durabilidad.<\/em><\/p>\n

Los supercondensadores (SCs), tambi\u00e9n conocidos como condensadores electroqu\u00edmicos, est\u00e1n siendo objeto de una extensiva investigaci\u00f3n como un nuevo tipo de dispositivo de almacenamiento alternativo a las bater\u00edas, debido a las ventajas que presentan con respecto a estas \u00faltimas, como son una alta potencia de energ\u00eda, mejor estabilidad tras largos ciclos de utilizaci\u00f3n y una carga y descarga instant\u00e1nea. La construcci\u00f3n y funcionamiento de un condensador cl\u00e1sico es sencilla. Se trata de dos electrodos capaces de almacenar carga el\u00e9ctrica y separados por un material aislante. Cuando se aplica una tensi\u00f3n el\u00e9ctrica entre los electrodos, el condensador se \u2018carga\u2019 hasta el nivel de tensi\u00f3n aplicado. Una vez que se desconecta la fuente de tensi\u00f3n, el voltaje entre las patillas del condensador se mantiene hasta que se cierra el circuito y se produce la descarga a trav\u00e9s de la resistencia correspondiente.<\/span><\/p>\n

Los SCs representan una innovadora y revolucionaria forma de almacenar energ\u00eda el\u00e9ctrica extendiendo las capacidades de los cl\u00e1sicos condensadores mediante dos v\u00edas. Por un lado, estos pueden almacenar como un condensador cl\u00e1sico, energ\u00eda electrost\u00e1tica resultante de la doble-capa el\u00e9ctrica, en la capa de Hemholtz sobre un electrodo (condensador de doble-capa el\u00e9ctrica o EDLC). Y por otro, mediante una pseudocapacitancia resultante de reacciones redox de especies adsorbidas directamente sobre el electrodo. El almacenamiento de energ\u00eda en los supercondensadores pseudocapacitivos tiene lugar mediante reacciones reversibles de oxidaci\u00f3n\/reducci\u00f3n (redox) de tipo faradaico. Estas reacciones presentan transferencia de electrones, debido a cambios reversibles en el estado de oxidaci\u00f3n de alguno de los elementos que forman el material activo del electrodo. La acumulaci\u00f3n de carga el\u00e9ctrica en estos sistemas ocurre de forma similar a como se produce en una bater\u00eda. Sin embargo, mientras que en una bater\u00eda las reacciones redox ocurren a un potencial definido, en el mecanismo pseudocapacitivo las reacciones redox ocurren en un amplio rango de potencial.<\/span><\/p>\n

La investigaci\u00f3n a d\u00eda de hoy est\u00e1 enfocada en conseguir incrementar la densidad de energ\u00eda para equipararse a las bater\u00edas, lo que supondr\u00eda poder disponer en el mismo dispositivo una alta densidad y potencia energ\u00e9tica. Para lograrlo se est\u00e1n realizando diferentes combinaciones de nanomateriales para conseguir un supercondensador h\u00edbrido, que aproveche las ventajas de los EDLCs y de los pseudocondensadores y minimice sus desventajas para obtener mejores rendimientos. Por un lado, se est\u00e1n utilizando materiales carbon\u00e1ceos como EDLCs en diferentes formas nanoestructuradas (grafeno, nanotubos de carbono, etc.) que exhiben una alta \u00e1rea superficial, buena conductividad y estabilidad qu\u00edmica y t\u00e9rmica.  Por otro lado, una ruta potencial para incrementar la energ\u00eda almacenada en los SCS, es mediante el dopaje de hetero\u00e1tomos de los materiales carbon\u00e1ceos con \u00f3xidos met\u00e1licos (MnO2<\/sub>, NiO, TiO2<\/sub> and Fe2<\/sub>O3<\/sub>, etc.<\/em>) en diferentes formas. Estos dan lugar a r\u00e1pidas reacciones faradaicas con la consiguiente mejora de la capacitancia a trav\u00e9s de contribuciones pseudocapacitativas.<\/span><\/p>\n

La mejora y desarrollo de los SCs no solo tiene su objetivo la obtenci\u00f3n de un mayor almacenamiento energ\u00e9tico, sino tambi\u00e9n en la reducci\u00f3n del tiempo de carga y un aumento de la vida \u00fatil, factores estos de gran importancia, para las diferentes aplicaciones. Estas van, desde la industria del transporte (ej. bicicletas el\u00e9ctricas, coches y camiones h\u00edbridos el\u00e9ctricos), aplicaciones m\u00e9dicas (ej. marcapasos) o en vuelos aeroespaciales. En este sentido ya se est\u00e1 trabajando en su aplicaci\u00f3n en sat\u00e9lites de telecomunicaci\u00f3n, control de vuelo y propulsi\u00f3n el\u00e9ctrica de naves espaciales. Tambi\u00e9n est\u00e1n siendo de gran ayuda en el campo de las energ\u00edas renovables (solar, e\u00f3lica y otras fuentes de energ\u00eda renovables), ya que \u00e9stas producen electricidad de manera intermitente y los SCs pueden almacenar, regular y estabilizar el suministro. En el campo de la bioelectr\u00f3nica, su aplicaci\u00f3n en bioceldas de combustible enzim\u00e1ticas, est\u00e1 permitiendo su utilizaci\u00f3n en dispositivos, proporcionando una potencia de salida alta y estable.<\/span><\/p>\n

Referencias<\/strong><\/p>\n

    \n
  1. Libich, J. M\u00e1ca, J. Vondr\u00e1k, O. \u010cech, M. Sedla\u0159\u00edkov\u00e1. Supercapacitors: Properties and applications. Journal of Energy Storage<\/em> 2018, 17, 224\u2013227.<\/li>\n
  2. Farhat, J. J. Jim\u00e9nez Carreira, G. Palissat. Supercapacitors: Applications in Space, Development Conducted by ESA and Challenges to Overcome. the Netherlands at the 3rd PCNS 7-10th September 2021, Milano, Italy as paper No.2.4.<\/li>\n
  3. Pankratova, P. Bollella, D. Pankratov, L. Gorton. Supercapacitive biofuel cells. Current Opinion in Biotechnology<\/em> 2022, 73:1\u20139.<\/li>\n
  4. Seara Mart\u00ednez, Mar\u00eda (2019) Escalado de la producci\u00f3n de nanomateriales de grafeno\/\u00f3xidos met\u00e1licos para su uso como electrodos en supercondensadores. Tesis de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Qu\u00edmicas, Departamento de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica.<\/li>\n<\/ol>\n

    Contacto<\/strong>
    \nJose M. Abad, Investigador del grupo FCF del programa FotoArt-CM.
    \nCoordina FotoArt-CM: V\u00edctor A. de la Pe\u00f1a O\u00b4Shea, Instituto IMDEA Energ\u00eda.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Autor: Jose M. Abad. Instituto de Cat\u00e1lisis y Petroleoqu\u00edmica. CSIC La investigaci\u00f3n est\u00e1 enfocada en el intento de obtener supercondensadores con densidades de energ\u00eda almacenadas similares a bater\u00edas, con lo que se dispondr\u00eda de un dispositivo de almacenamiento con alta potencia y densidad de energ\u00eda, ciclos de carga\/descarga r\u00e1pidos y larga durabilidad. Los supercondensadores (SCs), tambi\u00e9n conocidos como condensadores electroqu\u00edmicos, est\u00e1n siendo objeto de una extensiva investigaci\u00f3n como un nuevo tipo de dispositivo de almacenamiento alternativo a las bater\u00edas, debido a las ventajas que presentan con respecto a estas \u00faltimas, como son una alta potencia de energ\u00eda, mejor estabilidad tras\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":[1],"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\/135060"}],"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=135060"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/135060\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":135076,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/135060\/revisions\/135076"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=135060"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=135060"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=135060"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}