Supercondensateurs — dispositif, application pratique, avantages et inconvénients

Qu'est-ce qu'un supercondensateur

Les supercondensateurs ou supercondensateurs ressemblent aux condensateurs électrolytiques ordinaires, bien qu'ils diffèrent de ces derniers par une capacité électrique beaucoup plus élevée (condensateurs extrêmement gros). En termes de propriétés, un ionistor est un croisement entre une batterie et un condensateur. Son dispositif peut être décrit comme un condensateur à double couche électrique, ce n'est pas pour rien que les supercondensateurs sont appelés EDLC — Electric Double Layer Capacitor en ressources anglaises.

Un tel condensateur fonctionne grâce aux processus électrochimiques qui s'y déroulent, et non simplement grâce au champ électrique stocké dans le diélectrique entre les plaques, comme dans un condensateur classique. Il n'y a pas de couche diélectrique classique entre les plaques, et les plaques elles-mêmes sont constituées de substances différentes en porteurs de charge de type opposé.

À tel point que capacité du condensateur est directement proportionnel à l'aire de ses plaques; afin d'obtenir une grande capacité, il est nécessaire d'avoir une grande surface des plaques. C'est pour cette raison que les électrodes du supercondensateur sont généralement en carbone expansé, ce qui donne une surface de « plaques » très importante.

Les électrodes sont séparées par un séparateur et sont dans un électrolyte solide acide ou alcalin. Le séparateur élimine un court-circuit entre les électrodes. L'électrolyte cristallin de rubidium, d'argent et d'iode permet de créer des ionistors de grande capacité, à faible autodécharge, résistants aux basses températures.

Les supercondensateurs à faible résistance interne sont obtenus, par exemple, à base d'une solution d'acide sulfurique, mais la tension de fonctionnement de ces supercondensateurs est limitée à 1 volt, de plus, ces solutions sont toxiques, elles sont donc rarement utilisées.

Une réaction électrochimique dans le supercondensateur fait que certains des électrons quittent les électrodes, ce qui charge positivement les électrodes. Les ions négatifs sont attirés par l'électrolyte vers les électrodes chargées positivement. Cela forme une couche électrique.

En conséquence, la charge du supercondensateur est stockée à l'interface entre le carbone et l'électrolyte, et l'épaisseur de la couche électrique formée par les cations et les anions n'est que de 1 à 5 nm, ce qui équivaut à une très petite distance entre les plaques du condensateur. . Il en résulte une capacité importante mesurée en farads. Le supercondensateur est polaire, par conséquent, lorsqu'il est connecté au circuit, il est nécessaire de respecter la polarité correcte.

Application des supercondensateurs

Aujourd'hui, les supercondensateurs se retrouvent souvent dans la technologie numérique comme alimentations de secours pour les microcontrôleurs, les circuits de mémoire, les puces CMOS, les horloges électroniques, etc.

Lorsqu'ils sont utilisés conjointement avec des batteries, les supercondensateurs peuvent également augmenter l'efficacité et permettre des réductions du poids et de la taille des batteries, fournissant une puissance supplémentaire pendant les pics de charge.

Se trouvant en position intermédiaire entre les condensateurs et les batteries, les supercondensateurs sont applicables dans divers domaines : stockage d'énergie dans les systèmes de freinage régénératif, applications basse consommation et applications de charge rapide (foudre, lecteur, mémoire, etc.).

L'avenir inclura probablement les appareils électroniques portables, les voitures électriques et tout ce qui fonctionne aujourd'hui avec des batteries, avec l'avantage qu'ils peuvent être rechargés en quelques minutes. Les supercondensateurs sont également indispensables lorsqu'un grand nombre de cycles de charge-décharge est requis dans des conditions de consommation d'énergie à court terme.

Nous n'énumérons que quelques-uns des domaines d'application réussie des supercondensateurs aujourd'hui :

• l'énergie éolienne,
• équipement médical,
• alimentation redondante,
• réserve d'énergie,
• régénération de l'énergie de freinage,
• aliments pour l'électronique grand public et les appareils de cuisine,
• alimentation des LED et des capteurs,
• mémoire de sauvegarde,
• maintenir l'alimentation électrique des serrures électroniques,
• stabilisation de la tension.

Avantages et inconvénients

Les inconvénients des supercondensateurs incluent une faible tension de fonctionnement (jusqu'à 2,7 volts par cellule, ce qui oblige à collecter les supercondensateurs dans des batteries) et un prix assez élevé par rapport aux batteries et aux condensateurs.

Caractéristiques positives des supercondensateurs: vitesse de charge et de décharge, ressource de centaines de milliers de cycles, sans entretien, petite taille et poids, facilité d'utilisation, large plage de températures de fonctionnement, longue durée de vie.

Voir également: Quelle est la différence entre les batteries et les condensateurs