Le MIT a créé une nouvelle batterie sulfate/air low-cost qui respire
La batterie sulfate/air qui respire mise au point par le MIT
Pourrait bien révolutionner le secteur des énergies renouvelables
Lorsqu’on évoque le sujet des batteries, on fait généralement assez vite le rapprochement avec celles employées dans les smartphones, tablettes, voitures électriques et autres. Pourtant, la recherche concernant les accumulateurs est également une composante importante du « développement des énergies renouvelables ». En effet, en concevant des dispositifs de stockage d’énergie plus performants qui seront capables d’améliorer le rendement de systèmes de production d’énergie utilisés avec les énergies renouvelables, on pourrait faire de ces systèmes de production d’énergie des sources d’électricité plus fiables pour le réseau électrique dans son ensemble.
On pourrait considérer l’environnement énergétique le plus efficace et le plus sûr comme celui qui offrirait une mosaïque de sources hétérogènes (pétrole, gaz naturel, soleil, vent…). Idéalement, ces sources d’énergie alternatives devraient être aisément accessibles, interchangeables et peu polluantes. Malheureusement, plusieurs facteurs conditionnant l’exploitation de ces sources énergétiques tels que leur caractère intermittent, leur nature ou la quantité d’énergie qu’on peut en retirer après transformation rendent difficile la mise en œuvre d’un tel environnement.
Il est toutefois possible de surmonter ce problème en employant des systèmes de stockage d’énergie aux performances variables. Mais cette option pose deux problèmes majeurs. Le premier se rapporte au coût et l’applicabilité du système de stockage choisi. Le second est en rapport direct avec les propriétés intrinsèques du système de stockage sélectionné, notamment son efficacité énergétique.
C’est en 2012 que le Centre de recherche sur le stockage d’énergie du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a démarré son programme de recherche axé autour du développement d’un nouveau type d’accumulateur. Après cinq années d’expérimentation, ce programme qui a réuni près de 180 chercheurs semble avoir enfin porté ses fruits.
En effet, la semaine dernière, des chercheurs du MIT ont fait état de progrès sur ce qui pourrait être un grand pas vers la création de systèmes de stockage d’énergies plus performants. Le 11 octobre, ces chercheurs du MIT ont indiqué avoir réussi à développer une batterie « qui respire ». Leur programme de recherche est financé par le ministère américain de l’Énergie.
L’accumulateur développé par ces chercheurs serait capable de stocker de l’électricité pendant de longues périodes pour un coût avoisinant les 20 USD le kWh (kilowattheure). C’est cinq fois moins que celui proposé par les technologies existantes (100 USD le kWh, voire plus dans certains cas). Le prototype actuel du MIT (de la taille d’une tasse de café) utilise du soufre et de l’air, deux matériaux bon marché et facile à trouver. Il peut stocker de l’électricité pendant des périodes prolongées pour une fraction du coût actuellement requis par des systèmes moins efficaces.
Même si les batteries de type lithium-soufre et lithium-air existent déjà, la principale innovation de la recherche MIT est d’avoir réussi à combiner les deux technologies afin de créer une batterie moins chère à fabriquer (environ 3 % du coût chimique total d’une batterie au lithium). En parallèle, elle offre une densité et une efficacité énergétique comparable à celles de ses précurseurs. Elle serait aussi plus facile à produire que les batteries exploitées actuellement.
« Cette batterie inhale et rejette littéralement de l’air. Cependant, elle ne rejette pas de dioxyde de carbone comme les êtres humains le font : elle rejette plutôt de l’oxygène », a confié Yet-Ming Chiang, un professeur au MIT impliqué dans ce projet. D’après les chercheurs, l’un des plus gros problèmes auxquels ils ont dû faire face pour concevoir leur accumulateur provenait de la nécessité de synthétiser des matériaux qui permettraient d’augmenter la densité énergétique des batteries (quelle quantité d’énergie vous pouvez stocker dans une batterie d’une taille donnée).
Au sein de cette nouvelle batterie, les électrolytes sont pompés de façon continue à travers des électrodes et traversent une cellule de réaction pour créer une charge ou une décharge. La batterie est constituée d’une anode liquide de polysulfure contenant des ions lithium ou sodium et d’une cathode liquide qui est isolée à l’intérieur d’une cloison et est constituée d’un sel dissous oxygéné.
Pour son anode, la batterie à flux rechargeable utilise du soufre dissous dans de l’eau. La solution de sel liquide oxygéné qui forme la cathode absorbe et libère en continu de l’oxygène. En intégrant de l’air pendant la décharge, la cathode crée des ions hydroxyde. L’oxygène circulant dans la cathode amène l’anode à décharger des électrons vers un circuit externe. Pendant la recharge, l’oxygène est relâché et des ions hydrogène sont libérés, renvoyant les électrons vers l’anode.
Yet-Ming a ajouté que « la densité d’énergie d’une batterie à débit comme celle qu’ils ont mise au point est 500 fois plus élevée que le stockage hydroélectrique pompé. Elles sont aussi beaucoup plus compactes, de sorte que vous pouvez imaginer les mettre n’importe où ». Comme ce nouvel accumulateur peut mettre des mois pour se décharger, il pourrait constituer un excellent système de stockage pour l’électricité qui est produite à partir de sources d’énergie renouvelables et intermittentes comme le soleil ou le vent.
Source : Cell
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