¿Qué es el almacenamiento de energía capacitivo y cuáles son los tipos de mecanismos?

Almacenamiento de energía capacitivoSe refiere a la tecnología de almacenamiento de energía eléctrica mediante condensadores. El almacenamiento de energía capacitivo se ha aplicado ampliamente en vehículos eléctricos, energía eólica yalmacenamiento de energía fotovoltaica, regulación de la calidad de energía del sistema de potencia, fuentes de energía de pulsos y más.

Según los diferentes mecanismos de almacenamiento de energía, el almacenamiento de energía capacitivo se puede dividir en los dos tipos siguientes:

1. Capacitancia eléctrica de doble capa:La capacitancia eléctrica de doble capa se logra mediante la disposición direccional de electrones o iones en la interfaz electrodo/solución, lo que da como resultado la confrontación de cargas. Para un sistema electrodo/solución, se forma una doble capa en la interfaz entre el electrodo conductor de electrones y la solución electrolítica conductora de iones. Cuando se aplica un campo eléctrico a los dos electrodos, los aniones y cationes en la solución migran hacia los electrodos positivo y negativo, respectivamente, formando una doble capa en la superficie del electrodo; después de que se elimina el campo eléctrico, las cargas positivas y negativas en los electrodos son atraídas por las cargas opuestas de los iones en la solución, estabilizando la doble capa y creando una diferencia de potencial relativamente estable entre los polos positivo y negativo.

2. Pseudocapacidad:Se produce en la superficie del electrodo y cerca de la superficie o en la fase en masa del espacio bidimensional o cuasi-bidimensional, donde los materiales electroactivos experimentan deposición de subpotencial, adsorción-desorción química altamente reversible y reacciones redox, lo que da como resultado una capacitancia relacionada con el potencial de carga del electrodo. En el caso de la pseudocapacitancia, el proceso de almacenamiento de carga no solo incluye el almacenamiento en la doble capa, sino que también incluye las reacciones redox entre los iones del electrolito y los materiales activos del electrodo.

La forma principal de almacenamiento de energía capacitiva es el almacenamiento de energía con supercondensadores. Un dispositivo de almacenamiento de energía con supercondensadores consta principalmente de una matriz de supercondensadores, un convertidor CC/CC bidireccional y los circuitos de control correspondientes. La tecnología principal reside en la topología de equilibrio de voltaje y la estrategia de control dentro de la matriz de supercondensadores, así como en la topología y la estrategia de control del convertidor CC/CC bidireccional.

Los supercondensadores son un nuevo tipo de dispositivo de almacenamiento de energía electroquímica que se encuentra entre los condensadores tradicionales y las baterías. En comparación con los condensadores tradicionales, tienen una mayor densidad de energía, con una capacidad estática que alcanza miles a decenas de miles de faradios; en comparación con las baterías, tienen una mayor densidad de potencia y un ciclo de vida extremadamente largo, combinando así las ventajas de los condensadores tradicionales y las baterías, lo que los convierte en una fuente de energía química con amplias perspectivas de aplicación.

Los supercondensadores utilizan principalmente la carga y el almacenamiento de energía logrados por la doble capa formada en la separación de carga de la interfaz electrodo/electrolito o por las rápidas reacciones redox en la superficie del electrodo y dentro del electrodo que producen la "pseudocapacidad" faradaica. Por lo tanto, los supercondensadores tienen características tales como velocidad de carga rápida, buen rendimiento de descarga de alta corriente, vida útil extremadamente larga y un amplio rango de temperatura de funcionamiento. El dispositivo de almacenamiento de energía de supercondensadores consta principalmente de una matriz de supercondensadores, un convertidor CC/CC bidireccional y los circuitos de control correspondientes.

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