Los dispositivos modernos de almacenamiento de energía, como los supercondensadores y las baterías, tienen un rendimiento altamente dependiente de la temperatura. Si un dispositivo se calienta demasiado, se vuelve susceptible a un "descontrol térmico". El desbocamiento térmico, o el sobrecalentamiento incontrolado, en última instancia puede provocar explosiones o incendios. Es necesario adoptar una estrategia de gestión térmica bien informada para el funcionamiento estable y seguro de los dispositivos. Para hacer esto, es importante entender cómo ciertas propiedades térmicas, como la capacidad calorífica (C_p ), cambian dinámicamente durante la carga y descarga.

Recientemente, investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju investigaron las propiedades térmicas de los condensadores eléctricos de doble capa (EDLC), un tipo de supercondensador de alta potencia y larga vida útil, para obtener una base técnica en la medición térmica y revelaron información significativa. "Usando el método de hilo caliente 3ω, pudimos medir el cambio en la capacidad calorífica de los EDLC en tiempo real en un volumen microscópico de electrodo-electrolito, que es un sitio activo para la adsorción y desorción de iones", explica el Prof. Jae Hun Seol, quien dirigió el estudio. El estudio estuvo disponible en línea el 5 de febrero de 2022 y se publicará en el International Journal of Heat and Mass Transfer el 1 de junio de 2022.

El equipo de investigación realizó experimentos tanto in situ (en condiciones estáticas) como operando (durante la carga). Descubrieron que las temperaturas de los electrodos positivo y negativo cambiaron en un 0,92 % y un 0,42 % durante la carga, lo que correspondió a reducciones del 9,14 % y el 3,91 % en sus respectivos C_p. . "Según la teoría termodinámica, la entropía de configuración iónica (una medida de la aleatoriedad) de un sistema disminuye durante la adsorción, es decir, la carga. Esto también afecta la energía libre del sistema. Juntos, esto conduce a una disminución en C_p ", explica el profesor Seol.

El equipo también varió la concentración del electrolito, hidróxido de potasio, para ver cómo afectaba el rendimiento del EDLC. Descubrieron que el EDLC mostraba una capacitancia máxima y una reducción de Cp cuando la concentración de electrolitos era de 8 M. Lo atribuyeron a variaciones en el grado de hidratación de los iones y su movilidad iónica.

"Un aspecto importante de este estudio es que cargar y descargar también altera C_p de los EDLC", dice el profesor Seol. "Estos hallazgos ampliarán nuestra comprensión de la física térmica subyacente de los EDLC".

De hecho, estos resultados pueden considerarse un paso importante hacia futuras estrategias de gestión térmica eficaces, que crearán dispositivos de almacenamiento de energía más seguros y fiables. + Explora más

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