Cos'è l'accumulo di energia capacitivo e quali sono i tipi di meccanismi?

Accumulo di energia capacitivosi riferisce alla tecnologia di immagazzinamento dell'energia elettrica tramite condensatori. L'immagazzinamento dell'energia capacitiva è stato ampiamente applicato nei veicoli elettrici, nell'eolico eaccumulo di energia fotovoltaica, regolamentazione della qualità dell'energia del sistema elettrico, fonti di energia a impulsi e molto altro.

In base ai diversi meccanismi di accumulo di energia, l'accumulo di energia capacitiva può essere suddiviso nei due tipi seguenti:

1. Capacità elettrica a doppio strato:La capacità elettrica a doppio strato è ottenuta tramite la disposizione direzionale di elettroni o ioni all'interfaccia elettrodo/soluzione, con conseguente confronto di cariche. Per un sistema elettrodo/soluzione, si forma un doppio strato all'interfaccia tra l'elettrodo conduttore di elettroni e la soluzione elettrolitica conduttrice di ioni. Quando un campo elettrico viene applicato ai due elettrodi, gli anioni e i cationi nella soluzione migrano rispettivamente verso gli elettrodi positivo e negativo, formando un doppio strato sulla superficie dell'elettrodo; dopo che il campo elettrico viene rimosso, le cariche positive e negative sugli elettrodi vengono attratte dalle cariche opposte degli ioni nella soluzione, stabilizzando il doppio strato e creando una differenza di potenziale relativamente stabile tra i poli positivo e negativo.

2. Pseudocapacità:Si verifica sulla superficie dell'elettrodo e vicino alla superficie o nella fase di massa dello spazio bidimensionale o quasi bidimensionale, dove i materiali elettroattivi subiscono deposizione sottopotenziale, adsorbimento-desorbimento chimico altamente reversibile e reazioni redox, con conseguente capacità correlata al potenziale di carica dell'elettrodo. Per la pseudocapacità, il processo di immagazzinamento della carica non include solo l'immagazzinamento sul doppio strato, ma include anche le reazioni redox tra ioni elettrolitici e materiali elettrodici attivi.

La forma principale di accumulo di energia capacitiva è l'accumulo di energia a supercondensatore. Un dispositivo di accumulo di energia a supercondensatore è costituito principalmente da un array di supercondensatori, un convertitore DC/DC bidirezionale e circuiti di controllo corrispondenti. La tecnologia di base risiede nella topologia di bilanciamento della tensione e nella strategia di controllo all'interno dell'array di supercondensatori, nonché nella topologia e nella strategia di controllo del convertitore DC/DC bidirezionale.

I supercondensatori sono un nuovo tipo di dispositivo di accumulo di energia elettrochimica che si colloca tra i condensatori tradizionali e le batterie. Rispetto ai condensatori tradizionali, hanno una densità di energia più elevata, con una capacità statica che raggiunge migliaia o decine di migliaia di farad; rispetto alle batterie, hanno una densità di potenza più elevata e un ciclo di vita estremamente lungo, combinando così i vantaggi sia dei condensatori tradizionali che delle batterie, rendendoli una fonte di energia chimica con ampie prospettive di applicazione.

I supercondensatori sfruttano principalmente la carica e l'accumulo di energia ottenuti dal doppio strato formato all'interfaccia elettrodo/elettrolita, separazione di carica o dalle rapide reazioni redox sulla superficie dell'elettrodo e all'interno dell'elettrodo che producono la "pseudocapacità" faradaica. Pertanto, i supercondensatori hanno caratteristiche quali velocità di carica rapida, buone prestazioni di scarica ad alta corrente, durata del ciclo estremamente lunga e un'ampia gamma di temperature di esercizio. Il dispositivo di accumulo di energia del supercondensatore è costituito principalmente da una matrice di supercondensatori, un convertitore CC/CC bidirezionale e circuiti di controllo corrispondenti.

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