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La spinta energetica dei supercondensatori

Con il termine supercondensatore (o supercapacitore o ultracapacitore) si intende comunemente un dispositivo in grado di accumulare l’energia elettrica in due condensatori in serie a doppio strato elettrico.

I capacitori convenzionali comunemente utilizzati in elettronica rendono disponibili al bisogno enormi potenze, ma solo piccole quantità di energia. I supercapacitori riescono invece a fornire anche discrete quantità di energia e possono essere caricati e ricaricati in maniera estremamente rapida, subendo un notevole numero di cicli senza risentire di processi di degrado. D’altro canto la quantità di carica accumulabile in un supercapacitore è limitata, e dipende dalla superficie di interfaccia elettrodo/elettrolita, quindi questi dispositivi non sono idonei a stoccare grandi quantitativi di energia. In sostanza, i supercapacitori sono interessanti per la loro elevata densità di potenza e per la loro grande durata; inoltre, l’immagazzinamento di energia è più semplice e più reversibile rispetto alle batterie convenzionali, anche se le capacità di accumulo energetico risultano limitate.

I supercondensatori possono essere di diversa tipologia, differenti per tipo di elettrodo o di elettrolita. Il supercapacitore più semplice è formato da due elettrodi polarizzabili, un separatore e un elettrolita. Quelli maggiormente studiati e commercializzati utilizzano elettroliti in soluzione acquosa o organica ed elettrodi a base di carbonio con alta area superficiale. Grazie all’effetto della corrente di accumulo, le cariche elettriche si dispongono all’interfaccia elettrodo/elettrolita del supercapacitore in modo fisico e non si hanno processi chimici di ossido-riduzione.

Schema di funzionamento di un supercapacitore a doppio strato elettrico

Schema di funzionamento di un supercapacitore a doppio strato elettrico

Il quantitativo di energia accumulabile è molto elevato proprio grazie alla struttura degli elettrodi, tipicamente costituiti da carbonio poroso, i quali consentono a cariche dello stesso segno di disporsi a distanze molto ravvicinate. Recentemente NessCap ha cominciato a produrre supercapacitori in cui gli elettrodi sono costituiti da ossidi di metallo nanostrutturati, con capacità di accumulo ancora superiori.

Queste caratteristiche rendono i supercapacitori idonei a sostituire o a supportare le batterie in diverse applicazioni, specialmente quelle che richiedono livellamento del carico. In generale, come visto in un precedente articolo, questi dispositivi possono essere utilizzati in abbinamento alle comuni batterie e ai sistemi UPS per migliorarne le caratteristiche di efficienza e contribuire alla risoluzione di tutte le problematiche di Power Quality e Bridging Power, fondamentali, per esempio, nel settore delle energie rinnovabili. Prosegui la lettura »

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