El trabajo “Simulation-based design of supercapacitor energy storage for flexible wearable healthcare systems using COMSOL Multiphysics” [1] desarrollado por Huddar et al. y publicado en la revista “Next Materials” (Elsevier) demuestra cómo el modelado multifísico en COMSOL Multiphysics^® puede acelerar el diseño de sistemas de almacenamiento energético flexibles para aplicaciones biomédicas y en sector de la salud.

En este estudio se desarrolló un modelo de un supercapacitor flexible orientado a aplicaciones médicas. La Figura 1 muestra la geometría del modelo de supercapacitor junto con el mallado.

Figura 1. Geometría y mallado del supercapacitor

El trabajo combina transporte iónico, distribución de potencial eléctrico, conducción de corriente y análisis térmico para estudiar el comportamiento del dispositivo durante ciclos de carga y descarga. Para ello, se implementaron ecuaciones de Nernst–Planck, modelos de conducción eléctrica y correcciones de Bruggeman para medios porosos, permitiendo analizar fenómenos como la migración de iones, la formación de la doble capa eléctrica y la disipación térmica por efecto Joule. Además, el modelo permitió evaluar parámetros clave como capacitancia específica, densidad energética, densidad de potencia y estabilidad cíclica, mostrando el enorme potencial del diseño basado en simulación para optimizar dispositivos de almacenamiento energético miniaturizados destinados a sistemas biomédicos portátiles.

El estudio combina distintos módulos y capacidades de COMSOL Multiphysics^® para capturar el comportamiento electroquímico completo del supercapacitor:

• Electrochemistry / Batteries & Fuel Cells Module. Utilizado para modelar: transporte iónico, distribución de potencial eléctrico, dinámica de carga-descarga, formación de la doble capa eléctrica (EDL), y comportamiento electroquímico de los electrodos porosos.
• Transport of Diluted Species Module. Implementado para resolver las ecuaciones de Nernst–Planck y estudiar: difusión de especies iónicas (TEA⁺ y BF₄⁻), migración bajo campo eléctrico, y redistribución de concentración en el electrolito.
• Electric Currents / Electrostatics Physics. Aplicado para analizar: distribución de potencial eléctrico, densidad de corriente, caída óhmica, y conducción en electrodos y electrolito.
• Heat Transfer capabilities. El modelo también incorpora el análisis térmico mediante calentamiento Joule para La Figura 2 muestra la distribución del potencial eléctrico en el electrolito del supercapacitor obtenida con la simulación realizada en COMSOL Multiphysics®.: disipación térmica, generación de hotspots, y estabilidad térmica del dispositivo durante ciclos rápidos de carga-descarga.

Además, el estudio destaca el potencial del enfoque multiphysics-driven design para optimizar: geometrías porosas, transporte de carga, estabilidad cíclica, y miniaturización de sistemas energéticos para sensores biomédicos portátiles.

La Figura 2 muestra la distribución del potencial eléctrico en el electrolito del supercapacitor obtenida con la simulación realizada en COMSOL Multiphysics^®.

Figura 2. Geometría y mallado del supercapacitor.

Este trabajo es un excelente ejemplo de cómo COMSOL Multiphysics^® permite integrar fenómenos electroquímicos, eléctricos y térmicos dentro de un único entorno de simulación para acelerar el desarrollo de tecnologías energéticas avanzadas.

Referencias

[1] Huddar, Ananya V. Hampimath, Bipin S. Chikkatti, Ashok M. Sajjan, Nagaraj R. Banapurmath, Simulation-based design of supercapacitor energy storage for flexible wearable healthcare systems using COMSOL Multiphysics, Next Materials, Volume 12, 2026, 102043.