O que é armazenamento capacitivo de energia e quais são os tipos de mecanismos?

Armazenamento de energia capacitivarefere-se à tecnologia de armazenamento de energia elétrica usando capacitores. O armazenamento de energia capacitiva tem sido amplamente aplicado em veículos elétricos, eólicos earmazenamento de energia fotovoltaica, regulação da qualidade de energia do sistema de energia, fontes de energia pulsada e muito mais.

Com base nos diferentes mecanismos de armazenamento de energia, o armazenamento capacitivo de energia pode ser dividido nos dois tipos a seguir:

1. Capacitância elétrica de dupla camada:A capacitância elétrica de dupla camada é obtida por meio do arranjo direcional de elétrons ou íons na interface eletrodo/solução, resultando no confronto de cargas. Para um sistema eletrodo/solução, uma camada dupla é formada na interface entre o eletrodo condutor de elétrons e a solução eletrolítica condutora de íons. Quando um campo elétrico é aplicado aos dois eletrodos, ânions e cátions na solução migram em direção aos eletrodos positivo e negativo, respectivamente, formando uma camada dupla na superfície do eletrodo; após o campo elétrico ser removido, as cargas positivas e negativas nos eletrodos são atraídas pelas cargas opostas dos íons na solução, estabilizando a camada dupla e criando uma diferença de potencial relativamente estável entre os polos positivo e negativo.

2. Pseudocapacitância:Ela ocorre na superfície do eletrodo e perto da superfície ou na fase de volume do espaço bidimensional ou quase bidimensional, onde materiais eletroativos sofrem deposição de subpotencial, adsorção-dessorção química altamente reversível e reações redox, resultando em capacitância relacionada ao potencial de carga do eletrodo. Para pseudocapacitância, o processo de armazenamento de carga não inclui apenas o armazenamento na camada dupla, mas também inclui as reações redox entre íons de eletrólitos e materiais de eletrodos ativos.

A principal forma de armazenamento de energia capacitiva é o armazenamento de energia de supercapacitor. Um dispositivo de armazenamento de energia de supercapacitor consiste principalmente em uma matriz de supercapacitor, um conversor CC/CC bidirecional e circuitos de controle correspondentes. A tecnologia central está na topologia de balanceamento de tensão e estratégia de controle dentro da matriz de supercapacitor, bem como na topologia e estratégia de controle do conversor CC/CC bidirecional.

Supercapacitores são um novo tipo de dispositivo de armazenamento de energia eletroquímica que fica entre capacitores tradicionais e baterias. Comparados aos capacitores tradicionais, eles têm uma densidade de energia mais alta, com capacitância estática atingindo milhares a dezenas de milhares de farads; comparados às baterias, eles têm uma densidade de potência mais alta e um ciclo de vida extremamente longo, combinando assim as vantagens dos capacitores tradicionais e das baterias, tornando-os uma fonte de energia química com amplas perspectivas de aplicação.

Os supercapacitores utilizam principalmente a carga e o armazenamento de energia obtidos pela camada dupla formada na separação de carga da interface eletrodo/eletrólito ou pelas reações redox rápidas na superfície do eletrodo e dentro do eletrodo que produzem a "pseudocapacitância" faradaica. Portanto, os supercapacitores têm características como velocidade de carregamento rápido, bom desempenho de descarga de alta corrente, ciclo de vida extremamente longo e uma ampla faixa de temperatura operacional. O dispositivo de armazenamento de energia do supercapacitor consiste principalmente em uma matriz de supercapacitores, um conversor CC/CC bidirecional e circuitos de controle correspondentes.

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