Volkswagen Volkswagen
Hyunday Hyunday
Nuevos avances en el desarrollo supercondensadores como alternativa a las baterías de litio | forococheselectricos

Nuevos avances en el desarrollo supercondensadores como alternativa a las baterías de litio


Desde hace años los supercondensadores han estado en un segundo plano como una alternativa a las baterías de litio en el almacenamiento de energía con un gran potencial en sectores como el coche eléctrico. La principal diferencia entre baterías y supercondensadores es que estos últimos son acumuladores físicos, no químicos como las baterías, y su sistema de almacenaje se basa en la separación de cargas. Las cargas se desplazan mucho más rápido que los iones (de litio, por ejemplo) y pueden por ello ofrecer mucha más potencia y cargarse tan solo en segundos.

Pero la gran diferencia es que las baterías de iones de litio con capaces de almacenar entre 20 y 30 veces más energía que los supercondensadores. Una diferencia clave en aplicaciones como el transporte.

Pero cada cierto tiempo aparece un estudio que anuncia nuevos avances que amenazan a las baterías de litio. El último procede de las universidades británicas de Surrey y Bristol, junto con la empresa Superdielectrics, han desarrollado y lo más importante, probado, un nuevo tipo de compuesto que promete importantes mejoras.

Hace solo un año este equipo presentó los nuevos materiales de polímeros que tienen propiedades dieléctricas de entre 1.000 a 10.000 veces mayores que los electrolitos existentes (conductores eléctricos). Unos descubrimientos que ahora han pasado de pruebas teóricas a una fase de demostraciones técnicas a escala de dispositivo.

Según la nota de prensa:

En estas primeras pruebas los investigadores han logrado alcanzar con los supercondensadores valores prácticos de capacitancia de hasta 4F / cm2 en electrodos lisos de metal de bajo coste. Los supercondensadores existentes en el mercado típicamente alcanzan 0.3F / cm2 dependiendo de los electrodos complejos de superficie extendida.

Más significativamente, los investigadores lograron obtener resultados de 11-20 F / cm2 cuando los polímeros se usaron con electrodos de acero inoxidable especialmente tratados, cuyos detalles se mantienen en privado a la espera de una solicitud de patente. Si estos valores de capacitancia se pueden alcanzar en la producción, podría ver a los supercondensadores alcanzar densidades de energía de hasta 180whr/kg, mayor que las baterías de iones de litio.

Los supercondensadores almacenan energía usando electrodos y electrolitos y ambos cargan y entregan energía rápidamente: las baterías convencionales realizan la misma tarea de una manera mucho más lenta y más sostenida. Los supercondensadores tienen la capacidad de cargar y descargar rápidamente durante un gran número de ciclos. Sin embargo, debido a que los supercondensadores tienen una densidad de energía pobre por kilogramo, no han podido competir con el almacenamiento de energía de la batería convencional. Incluso con esta restricción, los autobuses supercondensadores ya se están utilizando en China, pero la tecnología actual significa que deben detenerse para recargarse con frecuencia (es decir, en casi todas las paradas de autobús).

El equipo de científicos ha podido probar los nuevos materiales de dos maneras:

Mediante el uso de pequeñas células de una sola capa cargadas a 1,5 voltios durante dos a cinco minutos y luego ejecutar dispositivos de demostración, incluido un pequeño ventilador.
Mediante el uso de una pila de tres celdas que se puede cargar rápidamente a cinco voltios y operar un LED.

La Universidad de Bristol va mucho más allá al producir una compleja estructura de celdas paralela en serie en la que tanto la capacitancia total como la tensión operativa pueden controlarse por separado.

En base a estos impresionantes resultados, Superdielectrics Ltd, la compañía que está detrás de esta tecnología, ahora busca construir un centro de investigación y producción de bajo volumen. Si tiene éxito en la producción, el material no solo podría usarse como batería para futuros dispositivos móviles, sino que también podría usarse en estaciones de servicio para automóviles eléctricos.

El Dr. Brendan Howlin, catedrático de Química Computacional de la Universidad de Surrey, dijo: «Estos resultados son extremadamente emocionantes y es difícil creer que hayamos llegado tan lejos en tan poco tiempo. Podríamos estar al comienzo de una un nuevo capítulo en la tecnología de almacenamiento de energía eléctrica de bajo costo que podría moldear el futuro de la industria y la sociedad durante muchos años «.

El Dr. Donald Highgate, Director de Investigación de Superdielectrics Ltd y ex alumno de la Universidad de Surrey, dijo: «Estos resultados emocionantes son de particular satisfacción para mí porque se basan en mi trabajo en polímeros hidrofílicos que ha sido una parte importante de mi vida profesional. ; comenzando a finales de la década de 1970 con lentes de contacto blandos de uso prolongado y liderando en el período de 1990 a 2009, a celdas de combustible y electrolizadores de excepcional eficiencia.

«El presente trabajo, si se puede traducir en producción, promete hacer posible una carga rápida para vehículos eléctricos, además de ofrecer un método muy necesario de bajo costo para almacenar la salida transitoria de los sistemas de energía renovable. Viento, ola y energía solar está disponible pero es intermitente y, sin almacenamiento, no se puede confiar para satisfacer nuestras necesidades energéticas. Este nuevo trabajo transformaría el sistema energético que sustenta todo nuestro modo de vida: es el desarrollo necesario antes de que nosotros y nuestros hijos podamos tener una suministro de energía genuinamente sostenible y ambientalmente seguro «.

El Dr. Ian Hamerton, lector en polímeros y materiales compuestos del Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad de Bristol, comentó: «Tras la presentación de los resultados preliminares en la primera conferencia de prensa hace solo 14 meses, el equipo ha trabajado duro para aumentar la capacidad de almacenamiento de estos materiales innovadores aún más. Nuestro principal desafío ahora es traducir estos hallazgos científicos en dispositivos robustos diseñados y desbloquear su potencial revolucionario «.

Vía | phys

Compártelo:

25 comentarios en “Nuevos avances en el desarrollo supercondensadores como alternativa a las baterías de litio”

  1. Ya lo he comentado aquí varias veces, el futuro a medio-largo plazo son los supercondensadores. Pero quizás ese futuro este más cerca de lo que creía. Genial!!!

    Responder
    • Ojalá sea cierto….

      Entre esta tecnología y la de electrólito sólido, estoy seguro que vamos a tener en pocos años en el mercado una oferta interesantísima de eléctricos.

      Ya nadie tendrá excusa para seguir quemando petroleo…

      Responder
    • Pues yo creo que será como todo en tecnología, te lo irán vendiendo a cuenta-gotas y dando pequeños pasos para amortizarlo al máximo. De todas formas creo que serían acompañantes de las baterías, por sí solos apenas tendrían autonomía, al menos eso creo.

      Responder
      • Opino lo mismo. Serán acompañantes porque aunque se desarrollen supercondensadores que merezcan la pena poner en un coche valdrán un ojo de la cara y otro de otro sitio. Tendrá su sentido para que se carguen y descarguen en cada arrancada y frenada, pero para tandas largas de carga o descarga estará la batería.
        Ya me lo imagino el la formula e, donde con 1kWh de supercondesadores que pesaría 6kg daría aceleraciones de casi 500cv durante 10 segundos, así la batería no se calentaría ni la mitad.

        Responder
  2. Si esta tecnología la llevan a la práctica con supercondensadores de esas caracteristicas que se describen en el árticulo con precios competetivos cons sólo igualando a los de las baterías actuales ya seria revolucionario. Como idea podría ser que: toda la carroceria del vehículo podria albergar el sistema de condensadores.

    Responder
  3. El almacenamiento de la energía eléctrica: el nuevo «Santo Grial». Los grupos de investigación que lo persiguen son numerosísimos y eso es garantía de que el avance será más rápido de lo que muchos quisieran (los que viven del petroleo, básicamente). Los beneficios económicos de conseguir un producto disruptor serán descomunales (equivalentes a los que Kilby y Noice proporcionaron a Texas instrument cuando consiguieron el primer circuito integrado).
    Con los avances que estamos viendo semana a semana, comprarse un coche nuevo que no sea eléctrico hoy es tirar el dinero. Si tienes que cambiar porque no te queda más remedio, es mucha mejor decisión tirar de uno de segunda mano, y por la cuarta parte de uno nuevo, tiras 3 o 4 años hasta que los precios de las baterías caigan a niveles asequibles a cualquier bolsillo.

    Responder
  4. Igual he hecho mal los cálculos, porque los resultados son sorprendentes:

    Capacidad actual 0,3F, esperada 20F (x66)

    Capacidad batería/condensador actual x25

    Capacidad esperada condensador/batería x2, 64

    Un modelo con batería actual de 76kWh y 500km de autonomía se planta en 200kWh de batería y 1320km de autonomía.

    Sólo falta saber si el precio será competitivo, cosa que puede ser factible.

    Responder
    • Yo no he hecho la cuenta así. Ellos dicen que pueden llegar a 180 wh/kg y las baterías actuales están algo por encima, pero muy parecido.

      Responder
      • Yo tengo mis dudas, por la física asociada, que por carga se pueda mantener más energía que por iones, de la misma forma que por enlaces químicos estables (combustibles) tienes más que por iones.

        Pero basta con que sea suficientemente densa para ser útil. Serían los «esteroides» a las baterías. Un mix de supercondensadores y baterías te permite pegar acelerones tirando del extra de energía de los supercondensadores mientras las baterías y el freno regenerativo recargan los supercondensadores de nuevo para el siguiente acelerón.
        Eso evita tener que cargar de sobreesfuerzo a las baterías por picos que normalmente tienen una duración bastante corta.

        Responder
  5. De momento ya tenemos el spark owl y solo vale 4 millones
    Los condensadores tienen millones de ciclos y más velocidad que las baterías esto es una GRAN noticia
    Elon Musk hypothesized that super capacitors might be the answer toward enabling sustainable electric transportation

    Responder
  6. Siempre he pensado q lo ideal para almacenar energía eléctrica son los condensadores, pero si las baterías ya dejan bastante q desear en cuanto a densidad energética de los condensadores mejor ni hablar. Creo q algún día sustituirán a las baterías químicas, pero salvo sorpresa no creo q vaya a ser pronto. A duras penas se consiguen avances en baterías como para encima ahora confiar en los supercondensadoras.

    Responder
  7. No nos entusiasmemos demasiado. Los supercondensadores cargan y descargan de manera «fulminante», pero són muy pesados, tienen pérdidas en reposo y pese a todas las mejoras los protos están manejando unas densidades energéticas bastante por debajo de las actuales baterías, no digamos ya cuando salgan las de electrólito sólido que se supone doblaran las actuales densidades con pérdidas mínimas en reposo. Esperanzador de todas maneras.

    Responder
  8. Pero estos almacenan cargas eléctricas no química verdad? Aún no me queda muy claro después de haber leido sobre ellos. Si es eléctrica creo que nos podemos ir despidiendo, no creo que exista material que sea capaz de aguantar tanta energía sin destruirse. Ni siquiera los nanotubos.

    Responder
  9. Los saltos tecnológicos son impresionantes. Una batería con autonomías de 500 km. sera lo corriente en 3 a 4 años ( bajo coste ) En la psicología térmica el numero de cilindros o los centímetros cúbicos de desplazamiento determinaba la calidad de la oferta y lo espectacular del resultado ( V6, V8 , V10, V12 y V16 ). El futuro parece deslumbrar una nueva realidad y un nuevo lenguaje, lo especial serán otros valores tecnológicos. En electro movilidad sera espectacular el 0-100 en menos de 2 segundos, autonomías de 1000 km o mas, quizás los super o hyper autos logren 2.000 km. Suena Tonto? Cualquier detalle técnico o prestacional de Bugatti Chiron, hace tan solo 30 años podría haber sonado ridículo. Imagina esa conversación en los locos y dorados años treintas del siglo pasado, para camisa de fuerza. Asi es la técnica y la alta ciencia.

    Responder
  10. Puede no ser una alternativa……
    Una bateria tambien funciona como condensador, es decir, almacena energia de las dos maneras, lo que ocurre es que se da preferencia al almacenamiento quimico. Hay descarga rapida de cargas de superficie (condensador) y descarga electroquimica «lenta». Con un electrolito solido? apropiado, y muy delgado se puede tener una bateria capaz de almacenar mucha carga como condensador…a la que luego se sumaria la suya como bateria quimica,… y tal.

    Responder

Deja un comentario