- El enfoque en el almacenamiento de energía eficiente desencadenó la aparición de supercondensadores
- Los institutos de investigación descubrieron procedimientos de fabricación innovadores para supercondensadores
- El enfoque en los desarrollos materiales de supercondensadores es ubicuo
- Industria automotriz: área de potencial de crecimiento clave para los fabricantes de supercondensadores
- Papel de los supercondensadores en las perspectivas de las industrias electrónica y energética
La industria de la electrónica de potencia ha estado en una espiral ascendente y no muestra signos de disminuir, ya que la tendencia a la electrificación penetra en una gama más amplia de dominios industriales y conlleva la necesidad de dispositivos electrónicos de potencia de alta tecnología. En los últimos años, ha habido un marcado aumento en la necesidad de soluciones avanzadas de almacenamiento de electricidad, provocada por la esencialidad de un almacenamiento más rápido, una gestión eficiente de la energía y una optimización energética.
La naturaleza impulsada por las aplicaciones de la industria de la electrónica de potencia ha desempeñado un papel importante en el desarrollo de soluciones de almacenamiento de electricidad, como los condensadores. La eficacia relativa en el tiempo en la carga de condensadores ha impulsado su implementación en multitud de dispositivos de almacenamiento de energía. Sin embargo, todavía existe la posibilidad de mejorar la capacidad de almacenamiento de electricidad de los condensadores, que a su vez han liderado el desarrollo de supercondensadores, también conocidos como ultracondensadores o condensadores electroquímicos (EC).
El enfoque en el almacenamiento de energía eficiente desencadenó la aparición de supercondensadores
A medida que los desarrollos industriales comenzaron a girar en torno a la tendencia de la electrificación, las innovaciones en los diseños de supercondensadores se aceleraron. Los gigantes globales, incluida General Electric, realizaron experimentos dedicados a mejorar el diseño de supercondensadores, en un intento por capitalizar la creciente demanda de supercondensadores en las industrias como un habilitador clave de electrificación. NEC Corporation fue una de las primeras empresas en introducir comercialmente supercondensadores en el mundo; la Standard Oil Company of Ohio (SOHIO) se atribuye principalmente a la invención.
Tras la aparición de los superconductores como una solución de almacenamiento de energía más eficiente, la popularidad de la tecnología EC aumentó instantáneamente. Los diseños de supercondensadores han avanzado a lo largo de varias generaciones desde su primer lanzamiento comercial. Las organizaciones de investigación y las empresas líderes en la industria de la electrónica de potencia todavía se están enfocando en innovar en torno a los métodos y materiales de fabricación para mejorar aún más la rentabilidad y el rendimiento de los supercondensadores.
Los institutos de investigación descubrieron procedimientos de fabricación innovadores para supercondensadores
A pesar de las excelentes características operativas de los supercondensadores, los fabricantes todavía luchan por controlar los altos costos de fabricación y la menor capacidad de almacenamiento de energía de los supercondensadores, en comparación con las baterías. Además, las preocupaciones relacionadas con la durabilidad a propósito de los supercondensadores han estado restringiendo su adopción en aplicaciones industriales hasta cierto punto. En respuesta a estas preocupaciones, las empresas de fabricación de supercondensadores han estado invirtiendo fuertemente en investigación y desarrollo (I + D) para diseñar una versión más superior de supercondensadores.
Algunas de las innovaciones basadas en la investigación que dieron forma al mercado de supercondensadores en los últimos cinco años son,
- En febrero de 2013, investigadores de la Universidad de California, Los Ángeles, descubrieron un método de fabricación innovador y rentable para fabricar supercondensadores a microescala mediante el uso de una grabadora de DVD LightScribe de consumo. Estos micro-supercondensadores consisten en una capa de carbono grafítico de un átomo de espesor y pueden integrarse fácilmente en dispositivos electrónicos miniaturizados. Con el uso de una hoja bidimensional de grafeno en combinación con la nueva técnica de fabricación, los investigadores podrían reducir los costos de fabricación en gran medida y ampliar el alcance de las aplicaciones para supercondensadores.
- En julio de 2013, investigadores del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) desarrollaron un método innovador para producir en masa nanobolas de grafeno mesoporoso tridimensional (MGB) que se puede utilizar en la fabricación de supercondensadores. Los investigadores proyectaron que las propiedades del grafeno mesoporoso mejorarán la escalabilidad, la calidad y la rentabilidad de los supercondensadores, ampliando el alcance de sus aplicaciones en vehículos eléctricos.
- En agosto de 2014, los ingenieros de la Universidad de Monash en Australia desarrollaron un método novedoso de producción de grafeno dentro de supercondensadores para mejorar su densidad de energía 10 veces más que los dispositivos comerciales. Los ingenieros crearon un material de grafeno macroscópico mediante un proceso similar al método tradicional de fabricación de papel. Además, afirmaron además que al reducir la sustancia química basada en solución, el óxido de grafito en el grafeno, los ingenieros podrían abrir nuevas vías para la comercialización de grafeno y supercondensadores 10 veces más densos en energía.
- Un grupo de investigadores en Corea del Sur descubrió un material alternativo inusualmente innovador pero muy adecuado para los electrodos de supercondensadores en agosto de 2014. Idearon una forma de usar filtros de cigarrillos en supercondensadores, que pueden transformarse en un material a base de carbono de alto rendimiento con alta potencia densidades. Los investigadores podrían utilizar con éxito filtros de cigarrillos usados para almacenar más energía eléctrica que el carbón disponible comercialmente.
El enfoque en los desarrollos materiales de supercondensadores es ubicuo
El movimiento hacia el desarrollo de materiales de alto rendimiento ha ganado una palpabilidad absoluta entre los fabricantes de supercondensadores, con la demanda cada vez mayor de supercondensadores en diversas aplicaciones industriales, como la electrónica de consumo portátil y los vehículos eléctricos. Aunque el grafeno sigue siendo uno de los materiales adecuados para los supercondensadores, las actividades de investigación en curso aluden a transformaciones significativas en el panorama del mercado de supercondensadores.
Un grupo de químicos del Instituto Van't Hoff de Ciencias Moleculares de la Universidad de Ámsterdam inventó un nuevo material para el supercondensador mientras realizaba los experimentos para su proyecto de pilas de combustible. Los investigadores encontraron que el material supercondensador altamente poroso es de bajo costo, liviano y no tóxico, y puede usarse en posibles aplicaciones comerciales de supercondensadores, como dispositivos de transporte, electrónica y almacenamiento de energía.
Otro grupo de científicos de la UC Santa Cruz y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) utilizó grafeno ultrarrápido impreso en 3D para reducir espesores del orden de milímetros y mejorar las características de rendimiento de los supercondensadores, incluidas las densidades de potencia y la retención de capacitancia.
Los ingenieros de Georgia Tech y la Universidad de Corea hicieron un supercondensador plegable con papel ordinario que podría almacenar más energía durante más tiempo, especialmente en productos electrónicos portátiles, ya que es flexible. Los científicos, ingenieros e investigadores de todo el mundo se centran principalmente en equilibrar la densidad de potencia y la densidad de energía de los supercondensadores para evitar la pérdida de potencia de una vez.
Los desarrollos e innovaciones recientes en los materiales utilizados en la fabricación de supercondensadores se centran principalmente en reducir la posibilidad de autodescarga o cortocircuito. Las partes interesadas en el mercado de supercondensadores tienen como objetivo capitalizar varias características de rendimiento de pseudocondensadores y condensadores híbridos, que pueden reflejar una densidad de energía más alta que cualquier otro tipo de supercondensadores.
Si bien la demanda de condensadores eléctricos de doble capa sigue siendo mayor en el mercado de supercondensadores, los condensadores híbridos están experimentando un aumento de la demanda en diversas aplicaciones industriales.
Industria automotriz: área de potencial de crecimiento clave para los fabricantes de supercondensadores
El sector de la automoción es el área de alto potencial de crecimiento para los fabricantes de dispositivos de almacenamiento de energía de alta calidad, como los supercondensadores, en la actualidad. En 2013, las aplicaciones de automoción de supercondensadores representaban menos de 1/5 º de la participación en los ingresos del mercado de supercondensadores. Sin embargo, con los recientes desarrollos en la industria automotriz, los automóviles se han convertido en una de las aplicaciones más importantes de los supercondensadores.
Dado que los fabricantes de automóviles se centran en reducir la dependencia de la industria petrolera y los órganos rectores imponen estrictas regulaciones ambientales, las perspectivas de crecimiento para los vehículos eléctricos se han previsto prometedoras. Esto ha llevado a los fabricantes de supercondensadores a buscar oportunidades rentables en la industria automotriz en rápida evolución.
El desarrollo de supercondensadores adecuados para vehículos eléctricos o vehículos eléctricos híbridos es una de las estrategias comerciales más importantes de las empresas de fabricación de supercondensadores. Por otro lado, los fabricantes de automóviles también están en la carrera por desplegar los vehículos eléctricos más eficientes, lo que justificó su búsqueda de sistemas de almacenamiento de energía de alta calidad. En última instancia, esto se refleja en el alcance cada vez mayor de las innovaciones en supercondensadores en la industria automotriz en rápida evolución.
En febrero de 2019, Tesla Inc., gigante mundial de las industrias automotriz y energética, anunció que había adquirido Maxwell Technologies Inc., una empresa líder en tecnología de baterías, por aproximadamente 218 millones de dólares. La compañía tiene como objetivo capitalizar las oportunidades lucrativas para los vehículos eléctricos y, con esta adquisición, planea agregar experiencia en el campo de los supercondensadores que podrían acelerar las capacidades de carga de los automóviles.
En mayo de 2018, Rolls-Royce, el fabricante de automóviles de lujo líder en el mundo, firmó un acuerdo de colaboración con Superdielectrics Ltd, una empresa emergente de tecnología con sede en el Reino Unido, explora el potencial de los supercondensadores y crea un almacenamiento de alta energía de última generación. tecnología. Con esta asociación, Roll-Royce apunta a combinar su experiencia en ciencia de materiales con los polímeros hidrófilos de Superdielectrics para desarrollar aplicaciones de baterías de supercondensadores de clase mundial.
Lamborghini es otro fabricante de automóviles líder que se une al grupo de compañías automotrices que planean aprovechar las características extraordinarias de los supercondensadores durante la electrificación de la industria automotriz. El director técnico de la compañía declaró recientemente que la compañía había usado supercondensadores en el Lamborghini Aventador para la batería de arranque. Los expertos predicen que el sucesor de Aventador podría usar supercondensadores idénticos.
La industria automotriz en constante evolución ha creado un entorno competitivo muy interesante para los fabricantes de supercondensadores. Es probable que la búsqueda de avances constantes en el rendimiento de los supercondensadores desencadene algunas innovaciones revolucionarias en el mercado de los supercondensadores en los próximos años.
Papel de los supercondensadores en las perspectivas de las industrias electrónica y energética
Se espera que la industria automotriz y del transporte represente más de un tercio de la participación en los ingresos del mercado de supercondensadores en la próxima década. A pesar del futuro glorificado de los supercondensadores en la industria automotriz de la nueva era, es probable que las industrias de la electrónica de consumo y la energía tengan una parte del león en el desarrollo del mercado de supercondensadores.
Los supercondensadores se promocionan como el caballo de batalla de cualquier producto electrónico que funcione con baterías o sistemas de almacenamiento de energía. En los próximos años, es probable que los supercondensadores sean testigos de una aceptación ubicua en varias verticales de la industria. Es probable que el futuro del mercado de supercondensadores sea testigo de la aparición de EC que impulsarán el futuro de los dispositivos portátiles modernos y los productos electrónicos de consumo. Los supercondensadores solares también son algo del futuro, que se espera que tenga un enorme potencial de ventas en el panorama de los sensores portátiles, especialmente en los dispositivos de salud portátiles.
Las actividades de investigación en curso y los desarrollos en la industria de la electrónica de potencia continúan insinuando que los supercondensadores reemplazarán las baterías en el futuro cercano. Con el aumento de las aplicaciones de supercondensadores en varios sectores industriales, como la electrónica, la energía y la energía, el ejército y la defensa y el aeroespacial, se espera que el mercado global de supercondensadores supere los 5.500 millones de dólares para 2028. La tasa de crecimiento exponencial del mercado de supercondensadores es Se espera que amplíe las oportunidades lucrativas para investigadores, fabricantes y otras partes interesadas en el paisaje.
Aditi Yadwadkar es un escritor experimentado en investigación de mercado y ha escrito extensamente sobre la industria de la electrónica y los semiconductores. En Future Market Insights (FMI), trabaja en estrecha colaboración con el equipo de investigación de Electrónica y Semiconductores para atender las necesidades de clientes de todo el mundo. Estos conocimientos se basan en un informe sobre el mercado de supercondensadores elaborado por FMI.