Principio electroquímico de detección de resonancia de plasmón superficial y demostración experimental con un sensor de fibra óptica TFBG recubierto de oro. (a) Configuración experimental de un sistema sensor de fibra óptica plasmónica para monitorear el SOC de supercondensadores. (b) Fotografías de la configuración del supercondensador y (c) sonda de detección de fibra óptica recubierta de oro. Imágenes SEM de (d) el electrodo de MnO2 y (e) la imagen ampliada correspondiente. (f) Esquema de la medición del proceso de carga-descarga de supercondensadores mediante un sensor de fibra óptica TFBG recubierto de oro plasmónico. Crédito:Light:Science &Applications, volumen 7, Número de artículo:34 (2018)
Un sistema de detección de fibra óptica desarrollado por investigadores en China y Canadá puede mirar dentro de supercondensadores y baterías para observar su estado de carga.
Las fuentes de energía renovables son naturalmente inconsistentes, y por lo tanto requieren nuevas tecnologías de almacenamiento de energía. Los supercondensadores ofrecen carga rápida y almacenamiento a largo plazo, pero es importante poder monitorear su estado de trabajo. Para abordar este problema, un equipo que incluía a Tuan Guo y Wenjie Mai de la Universidad de Jinan adaptó un enfoque basado en un sensor plasmónico basado en fibra óptica. El sensor está incrustado dentro del condensador y es capaz de medir el estado de carga de los electrodos y electrolitos en tiempo real. mientras opera, y durante su vida. El sensor demuestra una alta correlación clara y repetible entre las mediciones de la transmisión óptica del dispositivo de fibra y el estado de carga simultáneo del supercondensador. ofreciendo un Método de bajo costo para el monitoreo en tiempo real de los dispositivos de almacenamiento de energía en funcionamiento.
Este resultado ha sido publicado en Luz:ciencia y aplicaciones (11 de julio, 2018), con un título manuscrito de "Detección in situ de fibra óptica plasmónica del estado de carga de supercondensadores para almacenamiento de energía renovable".
Los dispositivos de almacenamiento de energía electroquímica (como los supercondensadores) se consideran la próxima generación de dispositivos de almacenamiento de energía con la mayor eficiencia de almacenamiento de energía y perspectivas muy prometedoras. Son ampliamente utilizados en energía eléctrica limpia, vehículos eléctricos, médico móvil, dispositivos electrónicos portátiles y otros campos. El monitoreo in situ y continuo es un método clave para comprender y evaluar su desempeño y calidad de operación. Sin embargo, los métodos actuales no pueden ofrecer la información del estado de carga en tiempo real cuando los dispositivos de almacenamiento de energía están en funcionamiento. Deben desconectar los supercondensadores (interrumpiendo así su función) y realizar mediciones eléctricas, y en algunos casos, abriendo los supercondensadores para examinar sus componentes por microscopía electrónica.
Para abordar este desafío fundamental, El profesor Guo y el profesor Mai y su colega desarrollaron dispositivos de fibra óptica lo suficientemente pequeños como para insertarse cerca de la superficie de los electrodos del condensador. Basado en fibras de grado de telecomunicaciones, se pueden dejar allí y controlar de forma remota en cualquier momento y desde cualquier distancia. Otro aspecto importante de su enfoque es que, en contraste con las técnicas actuales que se basan en una estimación indirecta del estado de carga de las pruebas de corriente / voltaje, los dispositivos de fibra óptica detectan la cantidad de carga acumulada en una capa de tamaño submicrométrico sobre los electrodos y el electrolito adyacente directamente a través de su impacto en las propiedades plasmónicas de un recubrimiento de oro a escala nanométrica aplicado a la superficie de la fibra.
Principio electroquímico de detección de resonancia de plasmón superficial y demostración experimental con un sensor de fibra óptica TFBG recubierto de oro. Esquema de la configuración de un sensor de fibra óptica plasmónica para la monitorización in situ de supercondensadores. Crédito:Light:Science &Applications, volumen 7, Número de artículo:34 (2018)
Demostró una alta correlación clara y repetible entre las mediciones de la transmisión óptica del dispositivo de fibra y las mediciones de validación eléctrica simultáneas. Esta nueva tecnología tendrá importantes implicaciones para los proveedores de energía que dependen de fuentes de energía renovables provenientes del sol. energía eólica e hidroeléctrica para al menos parte de los requisitos de su red eléctrica. La principal implicación es que los condensadores defectuosos o deteriorados se identificarán antes de que ocurran fallas catastróficas. y que no se requerirá ninguna interrupción de los sistemas de energía para probarlos.
