Supercapacitorii – noi dispozitive de stocare a energiei electrice

Publicat de Andreea Drilea, 21 iunie 2015, 07:56

Supercapacitorii sunt consideraţi candidaţii cei mai promiţători pentru generaţia viitoare de dispozitive de stocare a energiei electrice, comparativ cu dispozitivele clasice (celule de combustie, baterii, acumulatori).

Ei au densitate de putere mare, un răspuns rapid, un timp de încărcare-descărcare mai rapid în comparaţie cu bateriile, o simplitate constructivă, costuri reduse şi nu în ultimul rând probleme de mediu reduse.

Aceste dispozitive revoluţionare sunt în plin studiu şi au fost realizate în mică parte la Institutul Naţional de Cercetare Dezvoltare în Inginerie Electrică ICPE-CA din Bucureşti. Specialiştii institutului ne-au împărtăşit din experienţa lor legată de dezvoltarea acestor dispozitive.

Dr. ing. Adela Băra, şef de laborator în cadrul ICPE-CA, a vorbit despre performanţele supercapacitorului dezvoltat de institut pentru care s-a obţinut o capacitate totală între 500 – 1500 mF, corespunzător unei capacităţi specifice a electrozilor între 50 – 300 mF/cm2, la tensiune de funcţionare între 0 – 1 V şi frecvenţă între 10 mHz – 100 kHz, factorul de disipare fiind mai mic de 1.

‘Institutul nostru se va implica în continuare în domeniul supercapacitorilor în scopul creşterii performanţelor, concomitent cu optimizarea materialelor dezvoltate în sensul creşterii capacităţii specifice şi reducerii costurilor, ceea ce ar putea deschide oportunităţi viitoare, dincolo de activitatea de cercetare, inclusiv de transfer tehnologic’, a spus Adela Băra.

Ea a mai explicat că alţi factori care determină importanţa supercapacitorilor ar fi că pot fi înseriaţi şi pot fi realizaţi în diferite variante constructive, de formă şi dimensiune.

‘Faţă de baterii, ei au o anduranţă mare, o stabilitate în timp. Bateriile, acumulatorii şi supercapacitorii sunt lucruri distincte, dar fac parte din aceeaşi familie, aceea a dispozitivelor de stocare de energie. Am urmărit dezvoltarea de supercapacitori pe bază de materiale electroactive polimer- carbon. Tipul acesta de supercapacitor este de mare interes în cercetarea mondială, datorită avantajelor date atât de carbon, cât şi de polimerii conductori, iar combinarea lor duce la performanţe deosebite’, a declarat Băra.

Specialistul ICPE-CA a mai menţionat că aplicaţiile vizate de piaţă pentru supercapacitori sunt multiple, cele mai elocvente fiind aplicaţiile portabile, pentru motoare electrice, recoltarea de energie, în electronică, calculatoare, transporturi, telefonie.

‘Încercăm să facem un concurent al acumulatorilor, concret ei se pot folosi la mult doritele maşini ecologice, cele electrice, care pot folosi supercapacitorii. Am realizat modele de supercapacitori, însă nu sunt la nivel de dezvoltare de piaţă. Există cereri de brevete de invenţie şi un model de supercapacitor’, a afirmat cercetătorul.

Supercapacitorii sunt compuşi din doi electrozi, un electrolit, membrana separatoare şi, în funcţie de caracteristicile materialelor folosite, performanţele lor diferă.

Cercetările ICPE – CA pentru supercapacitori au fost derulate în cadrul unui proiect de tip M-ERA.NET, demarat în 2012. În consorţiul proiectului au fost implicate atât instituţii de cercetare din Suedia, Cipru, România, cât şi agenţi economici interesaţi de dezvoltarea supercapacitorilor. Cercetările derulate de Institut au fost finanţate din fonduri de la bugetul statului, în cadrul Programului PARTENERIATE.

Datorită avantajelor pe care le oferă, în ultimul deceniu cercetările în domeniul supercapacitorilor s-au concentrat asupra modalităţilor de creştere a densităţii de energie, în aşa fel încât capacitorii să poată concura cu acumulatorii. Aliniindu-se tendinţelor mondiale în cercetarea dispozitivelor de stocare a energiei, Institutul Naţional de Cercetare Dezvoltare în Inginerie Electrică ICPE-CA din Bucureşti a abordat această tematică şi a reuşit realizarea unor modele de mini-supercapacitori.

Potrivit specialiştilor în domeniu, pentru creşterea performanţelor supercapacitorilor un rol major îl au materialele de electrod, ca o consecinţă imediată a dezvoltării nanotuburilor de carbon, a grafenelor şi a materialelor nanocompozite preparate pe baza lor de tip reţele electroactive polimer / carbon, ICPE-CA şi-a direcţionat efortul către realizarea de mini-supercapacitori pornind de la dezvoltarea de astfel de noi materiale de electrod.

Beneficiind de o infrastructură modernă în domeniu, prin colaborarea interdisciplinară a două departamente ale institutului, Departamentul Materiale Avansate şi Departamentul Eficienţă în Conversia şi Consumul de Energie, ICPE-CA s-a concentrat atât pe dezvoltarea de noi materiale electroactive hibride de tip polimer-carbon pe baza de polipirol şi reţele active 3D de nanotuburi de carbon, cât şi pe realizarea de supercapacitori cu electrozi din materialele dezvoltate.

(Agerpres/FOTO arhivă contaconect.ro)