- L'enfocament en un emmagatzematge d'energia eficient va provocar l'aparició de supercondensadors
- Els instituts de recerca van descobrir procediments de fabricació innovadors per a supercondensadors
- El focus en els desenvolupaments de materials del supercondensador és omnipresent
- Indústria automotriu: àrea potencial de creixement clau per als fabricants de supercondensadors
- Paper dels supercondensadors en perspectives d'electrònica i energies i indústries d'energia
La indústria de l'electrònica de potència ha experimentat una espiral ascendent i no presenta signes de disminució, ja que la tendència a l'electrificació penetra en una àmplia gamma de dominis industrials i comporta l'exigència de dispositius electrònics de potència d'alta tecnologia. En els darrers anys, hi ha hagut un marcat augment de la necessitat de solucions avançades d'emmagatzematge d'electricitat, desencadenades per l'essencialitat d'un emmagatzematge més ràpid, una gestió eficient de l'energia i l'optimització de l'energia.
La naturalesa basada en l’aplicació de la indústria de l’electrònica de potència ha jugat un paper important en el desenvolupament de solucions d’emmagatzematge d’electricitat, com ara els condensadors. La relativa eficàcia en el temps en la càrrega de condensadors ha provocat la seva implementació en multitud de dispositius d'emmagatzematge d'energia. No obstant això, encara hi ha un potencial de millora en la capacitat d’emmagatzematge d’electricitat dels condensadors, que al seu torn han conduït el desenvolupament de supercondensadors, també coneguts com a ultracondensadors o condensadors electroquímics (EC).
L'enfocament en un emmagatzematge d'energia eficient va provocar l'aparició de supercondensadors
Quan els desenvolupaments industrials van començar a girar al voltant de la tendència d’electrificació, les innovacions en els dissenys de supercondensadors van agafar el ritme. Gegants mundials, inclosa General Electric, van dur a terme experiments dedicats a millorar el disseny dels supercondensadors, amb l’objectiu de capitalitzar la creixent demanda de supercondensadors a les indústries com a facilitador clau de l’electrificació. La Corporació NEC va ser de les primeres empreses a introduir comercialment supercondensadors al món; la Standard Oil Company of Ohio (SOHIO) s’atribueix principalment a la invenció.
Després de l’aparició dels superconductors com una solució d’emmagatzematge d’energia més eficient, la popularitat de la tecnologia EC va augmentar a l’instant. Els dissenys de supercondensadors han avançat durant diverses generacions des del seu primer llançament comercial. Les organitzacions d’investigació i les empreses líders de la indústria de l’electrònica de potència segueixen centrant-se en innovar al voltant dels mètodes i materials de fabricació per millorar encara més la rendibilitat i el rendiment dels supercondensadors.
Els instituts de recerca van descobrir procediments de fabricació innovadors per a supercondensadors
Tot i les excel·lents característiques operatives dels supercondensadors, els fabricants segueixen tenint problemes per controlar els alts costos de fabricació i la capacitat d’emmagatzematge d’energia dels supercondensadors en comparació amb les bateries. A més, les preocupacions relacionades amb la durabilitat sobre els supercondensadors han restringit la seva adopció en aplicacions industrials fins a cert punt. En resposta a aquestes preocupacions, les empreses fabricants de supercondensadors han invertit molt en recerca i desenvolupament (R + D) per dissenyar una versió més superior dels supercondensadors.
Algunes de les innovacions basades en la investigació que van configurar el mercat dels supercondensadors en els darrers cinc anys són:
- Al febrer de 2013, investigadors de la Universitat de Califòrnia, Los Angeles, van descobrir un mètode de fabricació innovador i rendible per fabricar supercondensadors de microescala mitjançant un gravador de DVD LightScribe de consum. Aquests micro-supercondensadors consisteixen en una capa de carboni grafit d'un gruix d'un àtom i es poden integrar fàcilment en dispositius electrònics miniaturitzats. Amb l’ús d’una làmina bidimensional de grafè en combinació amb la nova tècnica de fabricació, els investigadors podrien reduir en gran mesura els costos de fabricació i ampliar l’abast de les aplicacions dels supercondensadors.
- Al juliol de 2013, investigadors de l’Institut Nacional de Ciència i Tecnologia d’Ulsan (UNIST) van desenvolupar un mètode innovador per produir en massa nano-bola de grafè mesoporós tridimensional (MGB) que es pot utilitzar en la fabricació de supercondensadors. Els investigadors van projectar que les propietats del grafè mesoporós milloraran l’escalabilitat, la qualitat i la rendibilitat dels supercondensadors, ampliant l’abast de les seves aplicacions en vehicles elèctrics.
- L’agost de 2014, els enginyers de la Universitat Monash d’Austràlia van desenvolupar un nou mètode de producció de grafè dins dels supercondensadors per millorar la seva densitat d’energia 10 vegades més que els dispositius comercials. Els enginyers van crear un material de grafè macroscòpic mitjançant un procés similar al mètode tradicional de fabricació de paper. A més, van afirmar que, reduint l'òxid de grafit a base de solucions: òxid de grafit en grafè, els enginyers podrien obrir noves vies per a la comercialització de grafè i supercondensadors de 10 vegades més densitat d'energia.
- Un grup d’investigadors a Corea del Sud va descobrir un material alternatiu inusualment innovador però molt adequat per a elèctrodes de supercondensadors a l’agost de 2014. Van dissenyar una manera d’utilitzar filtres de cigarrets en supercondensadors, que es poden transformar en un material a base de carboni d’alt rendiment amb una gran densitats. Els investigadors podrien utilitzar amb èxit filtres de cigarrets usats per emmagatzemar més energia elèctrica que el carboni disponible comercialment.
El focus en els desenvolupaments de materials del supercondensador és omnipresent
El pas cap al desenvolupament de materials d’alt rendiment ha guanyat una palpabilitat absoluta entre els fabricants de supercondensadors, amb la creixent demanda de supercondensadors en diverses aplicacions industrials, com ara electrònica de consum portàtil i vehicles elèctrics. Tot i que el grafè continua sent un dels materials adequats per als supercondensadors, les activitats de recerca en curs al·ludeixen a transformacions significatives en el panorama del mercat dels supercondensadors.
Un grup de químics de l’Institut Van't Hoff de Ciències Moleculars de la Universitat d’Amsterdam van inventar un nou material per al supercondensador mentre realitzaven els experiments per al seu projecte de piles de combustible. Els investigadors van trobar que el material supercondensador altament porós és de baix cost, lleuger i no tòxic, i es pot utilitzar en aplicacions comercials potencials de supercondensadors, com ara dispositius de transport, electrònica i emmagatzematge d'energia.
Un altre grup de científics de la UC Santa Cruz i el Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) van utilitzar grafè imprès en 3D ultra-ràpid per reduir gruixos de l’ordre dels mil·límetres i millorar les característiques de rendiment dels supercondensadors, incloses les densitats de potència i la retenció de capacitat.
Un enginyer de Geòrgia Tech i la Universitat de Corea va fabricar un supercondensador plegable amb paper normal que podia emmagatzemar més energia durant més temps, especialment en productes electrònics portables, ja que és flexible. Científics, enginyers i investigadors de tot el món es centren principalment en equilibrar la densitat de potència i la densitat d'energia dels supercondensadors per evitar pèrdues d'energia alhora.
Els darrers desenvolupaments i innovacions en els materials utilitzats en la fabricació de supercondensadors se centren principalment en reduir la possibilitat d’autodescàrrega o curtcircuit. Les parts interessades del mercat dels supercondensadors pretenen aprofitar diverses característiques de rendiment dels pseudocondensadors i dels condensadors híbrids, que poden reflectir una densitat d’energia més alta que qualsevol altre tipus de supercondensadors.
Tot i que la demanda de condensadors elèctrics de doble capa segueix sent la més alta del mercat dels supercondensadors, els condensadors híbrids són testimonis d’un augment de la demanda en diverses aplicacions industrials.
Indústria automotriu: àrea potencial de creixement clau per als fabricants de supercondensadors
Actualment, el sector de l’automoció és l’àrea d’elevat creixement dels fabricants de dispositius d’emmagatzematge d’energia d’alta qualitat, com ara els supercondensadors. En 2013, les aplicacions d'automoció de supercondensadors representaven menys de 1/5 º de la participació en els ingressos de l'mercat de supercondensadors. No obstant això, amb els recents desenvolupaments de la indústria de l'automòbil, els automòbils s'han convertit en una de les aplicacions més importants dels supercondensadors.
Amb els fabricants d’automòbils centrats en la reducció de la dependència de la indústria del petroli i els òrgans de govern que imposen estrictes regulacions mediambientals, les perspectives de creixement dels vehicles elèctrics han estat prometedores. Això ha portat els fabricants de supercondensadors a veure oportunitats rendibles en la indústria automotriu en ràpida evolució.
El desenvolupament de supercondensadors adequats per a vehicles elèctrics o vehicles elèctrics híbrids és una de les estratègies comercials més importants de les empreses fabricants de supercondensadors. D’altra banda, els fabricants d’automòbils també estan en la cursa per llançar vehicles elèctrics més eficients, cosa que va justificar la seva recerca de sistemes d’emmagatzematge d’energia d’alta qualitat. Això finalment es reflecteix en l’abast cada vegada més ampli d’innovacions en supercondensadors de la indústria automotriu en ràpida evolució.
El febrer de 2019, Tesla Inc. - gegant mundial de les indústries de l’automoció i l’energia - va anunciar que havia adquirit Maxwell Technologies Inc., una empresa líder en tecnologia de bateries, per aproximadament 218 milions de dòlars EUA. L’objectiu de la companyia és aprofitar les oportunitats lucratives dels vehicles elèctrics i, amb aquesta adquisició, té previst afegir experiència en el camp dels supercondensadors que podrien accelerar les capacitats de càrrega del cotxe.
Al maig de 2018, Rolls-Royce, el principal fabricant de cotxes de luxe del món, va signar un acord de col·laboració amb Superdielectrics Ltd, una empresa de tecnologia basada al Regne Unit, explorar el potencial dels supercondensadors i crear un emmagatzematge d’alta energia d’última generació. tecnologia. Amb aquesta associació, Roll-Royce pretén combinar la seva experiència en ciència de materials amb els polímers hidròfils de Superdielectrics per desenvolupar aplicacions de bateries de supercondensadors de classe mundial.
Lamborghini és un altre fabricant d’automòbils líder en unir-se al conjunt d’empreses d’automòbils que tenen previst aprofitar les extraordinàries característiques dels supercondensadors durant l’electrificació de la indústria de l’automòbil. El director tècnic de la companyia va declarar recentment que la companyia ha utilitzat anteriorment supercondensadors al Lamborghini Aventador per a la bateria d’arrencada. Els experts prediuen que el successor d'Aventador podria utilitzar els supercondensadors idèntics.
La indústria automotriu en constant evolució ha creat un entorn competitiu molt emocionant per als fabricants de supercondensadors. La recerca d’avenços constants en el rendiment dels supercondensadors probablement desencadenarà algunes innovacions innovadores al mercat dels supercondensadors en els propers anys.
Paper dels supercondensadors en perspectives d'electrònica i energies i indústries d'energia
S’espera que la indústria de l’automoció i el transport suposarà més d’un terç de la quota d’ingressos del mercat dels supercondensadors en la propera dècada. Malgrat el futur glorificat dels supercondensadors a la indústria automotriu de nova era, és probable que les indústries de l'electrònica de consum i de l'energia i la potència tinguin una part important en el desenvolupament del mercat dels supercondensadors.
Els supercondensadors es consideren el cavall de batalla de qualsevol producte electrònic que funciona amb bateries o sistemes d’emmagatzematge d’energia. En els propers anys, és probable que els supercondensadors siguin testimonis d’una acceptació omnipresent en diverses verticals de la indústria. El futur del mercat dels supercondensadors probablement serà testimoni de l’aparició de les CE que impulsaran el futur dels equips portables moderns i dels productes electrònics de consum. Els supercondensadors solars també són una cosa del futur, que s’espera que tingui un gran potencial de vendes en el panorama dels sensors portables, especialment en dispositius sanitaris portables.
Les activitats de recerca i els desenvolupaments en curs a la indústria de l’electrònica de potència continuen insinuant que els supercondensadors substituiran les bateries en un futur proper. Amb l’augment de les aplicacions de supercondensadors en diversos sectors industrials, com l’electrònica, l’energia i l’energia, els militars i la defensa i l’aeroespacial, s’espera que el mercat mundial de supercondensadors superi els 5.500 milions de dòlars EUA el 2028. La taxa de creixement exponencial del mercat de supercondensadors és de s’espera amplificar les oportunitats lucratives per a investigadors, fabricants i altres parts interessades del paisatge.
Aditi Yadwadkar és un experimentat escriptor d’investigacions de mercat i ha escrit àmpliament sobre la indústria de l’electrònica i els semiconductors. A Future Market Insights (FMI), treballa estretament amb l’equip de recerca en electrònica i semiconductors per atendre les necessitats de clients de tot el món. Aquestes estadístiques es basen en un informe sobre el mercat dels supercondensadors de FMI.