El objetivo principal del trabajo es desarrollar un supercondensador híbrido basado en electrolito redox con altas prestaciones, tales como: energía específica superior a a 100 Wh/kg con un tiempo de descarga de 10 a 30 minutos, lo que supone una potencia específica entre 200 y 600 W/kg, y una vida útil de al menos 10.000 ciclos.

Fruto de la colaboración entre IMDEA Energía y B5tec se ha desarrollado un nuevo tipo de supercondensador híbrido que utiliza electrolitos con especies redox orgánicas disueltas y electrodos tridimensionales, de forma similar las baterías de flujo. Además, los electrodos están impregnados con carbono activado como el utilizado en supercondensadores de doble capa convencionales.  Este concepto resuelve algunos de los problemas de otras tecnologías de SCHRedox como (i) la baja carga másica del electrodo y, por tanto, su baja energía y potencia por unidad de área y (ii) la baja densidad energética. Pero todavía presenta limitaciones asociadas a (i) alta autodescarga y, por tanto, baja eficiencia energética y (ii) menor ciclabilidad y, de ahí, vida útil más corta. Estos son los retos que se pretenden abordar a lo largo de este doctorado industrial.

La metodología a aplicar en este doctorado se estructura en las siguientes etapas:

1. Identificar casos de aplicación en los que estos supercondensadores híbridos pueden tener mayores oportunidades tecnológicas y de mercado.
2. Desarrollar los componentes fundamentales de estos dispositivos, electrodos y electrolitos, para dar respuesta a los requisitos técnicos, económicos y de sostenibilidad que plantean los casos de aplicación seleccionados.
3. Diseñar, fabricar y ensayar celdas a distintas escalas entre 1 y 50 cm para obtener información sobre prestaciones y vida útil, así como para definir una metodología de fabricación que sea fácilmente industrializable.
4. Hacer un análisis de viabilidad técnica y económica estimando los costes asociados a la fabricación y utilización de estos dispositivos en las condiciones de operación exigidas en los distintos casos de aplicación seleccionados.

Participantes: Micro Electrochemical Technologies (B5tech); Fundación IMDEA Energía

Entidad financiadora/Programa: Comunidad de Madrid / Convocatoria de ayudas para la realización de doctorados industriales 2023

Periodo de realización: 07/05/2024 – 06/05/2027

Subvención Instituto IMDEA Energía: 90.000 €

Doctoranda: Natalia Páez

Tutor académico: Jesús Palma