Condensadores eléctricos de doble capa, también llamados tienda de supercondensadores
energía eléctrica a través de la sorción física selectiva de iones. Imagen: Volker Presser,
INM Lea en voz alta Volker Presser tiene la cátedra junior de nanotecnología de materiales de almacenamiento de energía funcional en la Universidad del Sarre y realiza investigaciones en el INM - Instituto Leibniz para nuevos materiales. En una entrevista, explica cómo su equipo de investigación pierde pequeños poros de carbón y, por lo tanto, prepara a los supercondensadores para el cambio energético.

wissenschaft.de: usted trabaja con supercondensadores. Que es

Volker Presser: Los supercondensadores, o como decimos "supercaps", son dispositivos de almacenamiento de energía. Ya están en uso hoy, por ejemplo, en el flash del teléfono móvil, en automóviles híbridos y en abridores de puertas. En comparación con las baterías de iones de litio, solo ahorran aproximadamente una décima parte de la energía, pero esto es diez veces más rápido.

¿Cómo funciona un supercondensador?

Trabajamos principalmente con carbono a nanoescala y materiales híbridos de carbono. En los supercaps, la energía se almacena mediante la electro-absorción de iones, es decir, la unión de iones en la interfaz cargada eléctricamente entre un electrolito y un electrodo. Para el material del electrodo, es importante una superficie muy alta y ajustable. Esto se puede realizar con carbón activado, por ejemplo. Queremos aumentar la capacidad de almacenamiento de supercaps mediante el uso de materiales híbridos, es decir, carbonos con óxidos metálicos, polímeros o grupos orgánicos. Estos también son redox activos además del mecanismo de electro-absorción. visualización

Entonces, ¿una mezcla de supercondensador y batería clásica?

Correcto, el supercondensador típico solo almacena electrofotos, la batería clásica solo está activa redox y estamos tratando con la media dorada.

¿Por qué los carbonos son la elección correcta?

Necesitamos superficies lo más grandes posible con poros en los que puedan entrar los iones. Si los poros son demasiado grandes, la superficie disminuirá, y si son demasiado pequeños, los iones no podrán pasar. Nuestros poros típicos son más pequeños que un nanómetro. El carbón activado es adecuado para esto. Para los materiales híbridos, debemos tener cuidado de no obstruir los poros. Allí elegimos por consiguiente tamaños de poro más grandes.

¿Cómo se verifican estos pequeños tamaños de poro en el rango de nanómetros?

Utilizamos diferentes métodos in situ. Esto significa que investigamos el material e investigamos lo que sucede en el acto. Al cargar y descargar un supercondensador, generalmente solo medimos la carga. Pero eso no dice nada sobre el mecanismo de almacenamiento, cuántos iones hay en un poro y qué tan rápido entran y salen. Con el método in situ, podemos seguir los iones que observan los poros durante la carga y descarga.

Como funciona

Tomamos un supercondensador normal y lo iluminamos con una radiografía de alta energía en un sincrotrón durante la carga y descarga. Esta radiación interactúa con la distribución de densidad de electrones, y a partir de la señal dependiente del ángulo, calculamos dónde y cuántos iones han ingresado al electrodo.

¿Qué nuevas aplicaciones podrían resultar?

Queremos hacer que las aplicaciones que ya existen sean más rápidas, más eficientes energéticamente, más duraderas y más respetuosas con el medio ambiente. Pero también se supone que los supercaps reemplazan las baterías en algunos lugares. Y en todas partes, donde las baterías no son tan adecuadas debido a su corta vida y lentitud.

¿Dónde podrían ser importantes los supercaps para la transición energética?

En el campo de la electromovilidad, por ejemplo, en sistemas start-stop o en sistemas de almacenamiento de energía de carga rápida en combinación con energía fotovoltaica para aumentar la vida útil de estos sistemas.

La conversación fue conducida por Felix Austen.

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Volker Presser
Desde 2012, jefe del Grupo de Investigación Junior "Materiales Energéticos" en el Instituto Leibniz para Nuevos Materiales. Desde 2013 también ha sido profesor junior de la Facultad de Ciencias Naturales y Técnicas III en la Universidad de Saarland. Presser nació en 1982 en Immenstadt en Allg u y obtuvo su doctorado en 2009 en la Universidad Eberhard Karls de Tbingen en el campo de la mineralogía aplicada.

Imagen: usuario de INM / Uwe Bellh

Science.de - Felix Austen
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