Científicos rusos presentan un nuevo modelo de doble capa eléctrica para supercondensadores

Los científicos han desarrollado un nuevo modelo que permite comprender mejor el mecanismo de funcionamiento de la doble capa eléctrica (EDL) en supercondensadores y predecir su capacidad para acumular carga. Este modelo concuerda con los datos experimentales y ayudará a perfeccionar los supercondensadores, que desempeñan un papel clave en la electrónica portátil y los vehículos eléctricos.

Si una batería puede representarse como un recipiente que acumula energía lentamente, un supercondensador es un recipiente que se puede llenar rápidamente y descargar al instante. Los supercondensadores funcionan con corrientes muy altas, lo que los hace especialmente útiles en situaciones que requieren una entrega de energía instantánea y potente.

El nuevo modelo, desarrollado por investigadores de MIEM HSE University y el Centro de Investigación de Física Química N.N. Semenov, profundiza nuestra comprensión de la doble capa eléctrica en la interfaz entre el electrodo y la solución electrolítica. El modelo refina la ecuación clásica modificada de Poisson-Boltzmann, teniendo en cuenta las complejas interacciones entre los iones y las moléculas de agua, la influencia de los campos eléctricos en la estructura del agua, así como las limitaciones espaciales del movimiento de los iones en la superficie del electrodo. Estas mejoras permiten describir con mayor precisión cómo la EDL conserva la carga en diversas condiciones, con especial atención a la capacitancia diferencial: la capacidad de la EDL para conservar la carga ante pequeños cambios de tensión.

Utilizando soluciones acuosas de perclorato de sodio y hexafluorofosfato de potasio con un electrodo de plata, los investigadores confirmaron que las predicciones de su modelo se corresponden totalmente con los datos experimentales. El modelo puede aplicarse no solo a sistemas electrolíticos simples, sino también a sistemas complejos, lo que demuestra su versatilidad al trabajar con diferentes tipos de electrolitos.

Este avance allanará el camino para el desarrollo de supercondensadores más eficientes, que serán cruciales para mejorar el rendimiento de las tecnologías modernas, como los vehículos eléctricos y la electrónica portátil, optimizando las formas de acumular y liberar energía. La investigación también sentará las bases para el desarrollo de modelos más complejos que tengan en cuenta interacciones aún más fuertes de los iones con los electrodos, lo que es relevante para los dispositivos reales.

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