A propos... C'est quoi un supercondensateur ?

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Supercondensateurs

Le site Internet supercondensateur.com est un site d'information sur les supercondensateurs.

Ces dispositifs de stockage de l’électricité fonctionnent comme des super batteries ultra rapides et devraient bientôt révolutionner notre quotidien.

Sur supercondensateur.com, nous vous présentons les nouveaux supercondensateurs commercialisés avec leurs caractéristiques techniques, les premiers produits équipés de supercondensateurs, les avancées technologiques ainsi que les techniques utilisées par les laboratoires pour créer des supercondensateurs aux capacités toujours plus impressionnantes.

Les supercondensateurs se rechargent très rapidement et ont une longue durée de vie grâce à leur capacité à être chargés et déchargés plus d'un million de fois contre 400 à 2000 fois seulement pour les batteries traditionnelles. Avec ces caractéristiques exceptionnelles, le supercondensateur devrait rapidement s'imposer comme la super batterie idéale pour les appareils électroniques, les moyens de transport électriques, ainsi que pour le stockage des énergies renouvelables.

Où en sont les supercondensateurs actuellement commercialisés ?

supercapacitors maxwell

Le seul point qu'il reste à améliorer pour faire du supercondensateur la batterie ultime, c'est la densité énergétique. C'est à dire la quantité d'énergie que l'on peut stocker dans un super condensateur par rapport à son poids et à sa taille. Les supercondensateurs actuellement commercialisés ont une densité énergétique de 4 à 6 Watt-heures par kilo. En juin 2014, Maxwell Technologies a innové en complétant sa gamme avec un supercondensateur atteignant 7,7 Watt-heures par kilo.

supercondensateurs skelcap

En juillet 2015, Skeleton Technologies fait encore mieux en proposant des supercondensateurs atteignant une densité d'énergie de 9,6 Wh/kg. Une telle performance était auparavant réservée à des clients très exigeants et capables de mettre le prix. En effet, ces supercondensateurs de nouvelles génération à base de CDC (ou flocons de graphène incurvés) étaient jusqu'à présent réservés à l'aérospatial et à la défense militaire, ainsi qu'à l'industrie d'exploration gazière et pétrolière qui est très intéressée par ce moyen de stockage plus fiable et moins risqué à utiliser que les batteries Lithium-Ion.

La recherche avance vite dans les laboratoires, et des scientifiques sont déjà parvenus à créer des supercondensateurs avec une densité énergétique de 155 Wh par kg quand les batteries Lithium-Ion atteignent 150 Wh par kg (Attention : les supercondensateurs créés en laboratoire ne sont pas tous voués à être commercialisés pour des problèmes de mise en production industrielle ou de coût de réalisation).

Techniquement, c'est quoi exactement un supercondensateur ?

Techniquement parlant, le supercondensateur n'est pas une batterie, c'est une sorte de super condensateur capable de stocker une certaine quantité de charge électrique. Un condensateur est un composant électronique élémentaire fait de deux électrodes (armatures) séparées par un isolant polarisable (diélectrique).

supercapacitors maxwell

Mais à la différence d'un condensateur, un supercondensateur est doté d'une double couche électrique sur chaque interface électrode-électrolyte (cf. Non, un supercondensateur n'est pas un condensateur). La présence de cette double couche électrique modifie les caractéristiques et les comportements d'un supercondensateur vis-à-vis d'un condensateur. Dans un supercondensateur, les électrodes sont conçues pour développer la plus grande surface possible, grâce à un support en charbon microporeux ou plus récemment grâce à du graphène. Ainsi, un supercondensateur peut stocker 1 million de fois plus d'énergie électrique qu'un condensateur et peut conserver sa charge bien plus longtemps.

Un supercondensateur n'est donc pas seulement un "super" condensateur capable de stocker plus d'énergie électrique. C'est un dispositif de stockage de l’électricité particulier qui a un fort potentiel d'amélioration. Le supercondensateur est aussi parfois appelé à tort "ultracondensateur" (ultracapacitor en anglais), qui est en fait le nom commercial donné par certaines entreprises à leur gamme de supercondensateurs (supercapacitor en anglais).

Un supercondensateur est capable de stocker de l'énergie directement sous la forme d'un champ électrostatique, ce qui est complètement différent du fonctionnement d'une batterie où c'est une réaction chimique qui permet de stocker ou déstocker l'électricité. L'électricité est ainsi stockée ou libérée beaucoup plus rapidement car il n'y a pas de processus électrochimique. Le supercondensateur peut se recharger 10 000 fois plus vite que les accumulateurs traditionnels et apporter une puissance extrêmement élevée en un court laps de temps.

Interaction des ions avec une électrode de carbone

Interaction des ions avec une électrode de carbone

Concrètement, le stockage d'énergie dans une batterie ou un supercondensateur se fait grâce à leur capacité à transférer et à stocker les particules chargées appelées ions. Les deux appareils ont à leur base un électrolyte : un mélange d'ions positifs et négatifs. Dans une batterie, les réactions chimiques déplacent les ions de l'électrolyte vers l'intérieur ou en dehors de la structure atomique de la matière composant l'électrode, entraînant un changement de degré d'oxydation du matériau, selon que la batterie est chargée ou déchargée. En revanche, dans un supercondensateur, un champ électrique entraîne les ions à se déplacer vers ou depuis la surface des électrodes sans réaction rédox. Vu que les ions ne font que s'adsorber ou se désorber (se fixer ou se détacher) des électrodes sans aucune réaction chimique, un supercondensateur peut être chargé et déchargé très rapidement, encore et encore. Mais une batterie stocke les charges par réaction rédox dans le volume des matériaux, ce qui lui permet de stocker une grande quantité d'énergie, alors que le supercondensateur lui ne stocke les ions qu'à la surface de ses électrodes.

graphene nanotubes de carbone

L'électrode idéale : couches de graphène intercalées de nanotubes de carbone

La solution pour un bon stockage d'énergie par supercondensateur est simple : offrir plus de surface d'électrode pour qu'une grande quantité d'ions puissent s'y adsorber (fixés par attraction). Dans les supercondensateurs commerciaux d'aujourd'hui, la surface des électrodes est recouverte avec du charbon actif, un matériau qui est plein de pores fournissant une surface pour que les ions s'y accrochent. Mais le stockage d'énergie y est encore faible. En laboratoire les supercondensateurs créés avec des électrodes en graphène, en nanotubes de carbone ou en dioxyde de manganèse et utilisant un électrolyte à base de liquide ionique semblent les plus prometteurs, mais de nombreux autres matériaux sont testés pour élaborer des supercondensateurs aux performances parfois bluffantes.

Des recherches aux applications concrètes...

Le développement des nanotechnologies et la récente compréhension des mécanismes intervenants lors du stockage d'énergie dans un supercondensateur permettent aujourd'hui aux scientifiques d'améliorer les caractéristiques de ce super composant électronique. Du supercondensateur ultra mince et flexible pour l'électronique nomade au supercondensateur massif pour le stockage des énergies renouvelables et pour l'alimentation des transports en commun, cette technologie devrait bientôt s'imposer dans tous les domaines.

Bus électrique à supercondensateur

Bus électrique à supercondensateur

Le prix des supercondensateurs a déjà été divisé par 100 en 15 ans et on commence donc à voir apparaître les premiers bus électriques, trains, tramways ou encore bateaux électriques alimentés exclusivement par des supercondensateurs.

Lorsque les supercondensateurs haute densité arriveront sur le marché, il sera possible de recharger son téléphone portable en quelques secondes, et surtout de recharger sa voiture électrique en moins de 5 minutes. De quoi développer radicalement le marché du véhicule électrique. Le supercondensateur haute densité sera aussi le moyen le plus efficace pour stocker l'électricité produite par les énergies renouvelables à domicile et notamment le photovoltaïque qui est en pleine expansion.

Avec supercondensateur.com, suivez pas à pas les avancées de cette technologie qui va révolutionner votre quotidien et celui de la mobilité électrique. Ce moyen de stockage de l'électricité devrait s'imposer en parallèle avec l'autre révolution à venir qu'est le développement du photovoltaïque de masse (voir filmphotovoltaique.com). De quoi changer radicalement le paradigme énergétique et créer un véritable bouleversement géopolitique mondial.

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Les supercondensateurs peuvent créer une rupture technologique pour un avenir meilleur.
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