Los pseudocondensadores almacenan energía eléctrica faradaicamente mediante la transferencia de carga de electrones entre el electrodo y el electrolito . Esto se logra mediante electrosorción , reacciones de reducción-oxidación ( reacciones redox ) y procesos de intercalación , denominados pseudocapacitancia . [1] [2] [3] [4] [5]
Un pseudocondensador es parte de un condensador electroquímico y se forma junto con un condensador eléctrico de doble capa (EDLC) para crear un supercondensador .
La pseudocapacitancia y la capacitancia de doble capa se suman a un valor de capacitancia inseparable común de un supercondensador. Sin embargo, pueden ser efectivos con partes muy diferentes del valor de capacitancia total dependiendo del diseño de los electrodos. Una pseudocapacitancia puede ser mayor en un factor de 100 como una capacitancia de doble capa con la misma superficie de electrodo.
Un pseudocondensador tiene una reacción química en el electrodo, a diferencia de los EDLC, donde el almacenamiento de carga eléctrica se almacena electrostáticamente sin interacción entre el electrodo y los iones. La pseudocapacitancia va acompañada de una transferencia de carga de electrones entre el electrolito y el electrodo procedente de un ion desolvatado y adsorbido . Se trata de un electrón por unidad de carga. El ion adsorbido no tiene reacción química con los átomos del electrodo (no surgen enlaces químicos [6] ) ya que solo tiene lugar una transferencia de carga. Un ejemplo es una reacción redox donde el ion es O 2+ y durante la carga, un electrodo alberga una reacción de reducción y el otro una reacción de oxidación. Bajo descarga, las reacciones se invierten.
A diferencia de las baterías, en el faradaico, los iones de transferencia de carga de electrones simplemente se adhieren a la estructura atómica de un electrodo. Este almacenamiento de energía faradaica con solo reacciones redox rápidas hace que la carga y la descarga sean mucho más rápidas que las baterías.
Los pseudocapacitores electroquímicos utilizan electrodos de polímero conductor o de óxido metálico con una gran cantidad de pseudocapacitancia electroquímica. La cantidad de carga eléctrica almacenada en una pseudocapacitancia es linealmente proporcional al voltaje aplicado . La unidad de pseudocapacidad es el faradio .
Ejemplos de pseudocondensadores
Brezesinki y col. mostró que las películas mesoporosas de α- MoO 3 tienen un almacenamiento de carga mejorado debido a la inserción de iones de litio en los espacios de α- MoO 3 . Afirman que esta pseudocapacitancia de intercalación tiene lugar en la misma escala de tiempo que la pseudocapacitancia redox y proporciona una mejor capacidad de almacenamiento de carga sin cambiar la cinética en el MoO 3 mesoporoso . Este enfoque es prometedor para baterías con capacidad de carga rápida, comparable a la de las baterías de litio, [7] y es prometedor para materiales energéticos eficientes.
Otros grupos han utilizado películas delgadas de óxido de vanadio en nanotubos de carbono para pseudocondensadores. Kim y col. V 2 O 5 · x H 2 O amorfo depositado electroquímicamente sobre una película de nanotubos de carbono. La estructura tridimensional del sustrato de nanotubos de carbono facilita una alta capacitancia específica de iones de litio y muestra una capacitancia tres veces mayor que el óxido de vanadio depositado sobre un sustrato típico de Pt. [8] Estos estudios demuestran la capacidad de los óxidos depositados para almacenar carga de manera efectiva en pseudocondensadores.
Los polímeros conductores, como el polipirrol (PPy) y el poli (3,4-etilendioxitiofeno) (PEDOT), tienen conductividad electrónica sintonizable y pueden alcanzar altos niveles de dopaje con el contraión adecuado. Un pseudocondensador de polímero conductor de alto rendimiento tiene una alta estabilidad cíclica después de someterse a ciclos de carga / descarga. Los enfoques exitosos incluyen incrustar el polímero redox en una fase huésped (por ejemplo, carburo de titanio) para lograr estabilidad y depositar una cubierta carbonosa sobre el electrodo de polímero conductor. Estas técnicas mejoran la ciclabilidad y la estabilidad del dispositivo pseudocondensador. [9]
Referencias
- ^ Conway, Brian Evans (1999), Supercondensadores electroquímicos: fundamentos científicos y aplicaciones tecnológicas (en alemán), Berlín, Alemania: Springer , págs. 1-8, ISBN 978-0306457364
- ^ Conway, Brian Evans , "CONDENSADORES ELECTROQUÍMICOS Su naturaleza, función y aplicaciones" , Enciclopedia de electroquímica , archivado desde el original el 30 de abril de 2012
- ^ Halper, Marin S .; Ellenbogen, James C. (marzo de 2006). Supercondensadores: una breve descripción (PDF) (Informe técnico). Grupo de Nanosistemas MITRE. Archivado desde el original (PDF) el 1 de febrero de 2014 . Consultado el 20 de enero de 2014 .
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- ^ Garthwaite, Josie (12 de julio de 2011). "Cómo funcionan los ultracondensadores (y por qué se quedan cortos)" . Earth2Tech . Red GigaOM. Archivado desde el original el 22 de noviembre de 2012 . Consultado el 23 de abril de 2013 .
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