Des chercheurs testent une nouvelle batterie air-titane
C'est la première fois que les résultats expérimentaux d'une telle batterie sont publiés
Des scientifiques du Forschungszentrum Jülich ont mis au point et testé avec succès en laboratoire une nouvelle batterie titane-air en coopération avec des chercheurs du Technion - Israel Institute of Technology - à Haïfa. C'est la première fois que sont publiés les résultats expérimentaux d'une telle batterie dans laquelle le titane est utilisé comme matériau actif. Ce métal est intéressant en tant que matériau de stockage de l'électricité car chaque atome peut donner jusqu'à quatre électrons pour le transfert de charge, tout en étant relativement léger et extrêmement résistant.
Batterie titane-air
Forschungszentrum Jülich / Ralf-Uwe Limbach
Croquis de la batterie titane-air
Forschungszentrum Jülich / Marcel Kaltenberg
Résultats scientifiques
Le titane est connu pour être un matériau passif et stable. Les chercheurs ont réussi à utiliser son potentiel électrochimique pour le stockage de l'énergie électrique en appliquant un liquide ionique appelé EMIm(HF)2.3F. Les liquides ioniques sont des sels dont le point de fusion est atypique et très bas. Ils sont utilisés dans diverses applications en raison de leurs propriétés électriques et matérielles particulières.
Les piles titane-air ont théoriquement une densité énergétique deux à trois fois supérieure à celle des piles zinc-air, qui sont aujourd'hui utilisées comme piles boutons standard dans les appareils auditifs, les modules de commande et les capteurs. La tension théoriquement réalisable de la pile titane-air se situe dans une fourchette similaire à celle des piles zinc-air. Des expériences ont permis de mesurer une tension moyenne de 1,2 volt et des courants de décharge relativement élevés allant jusqu'à 0,75 mA cm-2.
Importance sociale et scientifique
Dans les piles métal-air, le métal contenu réagit avec l'oxygène de l'air pour libérer de l'énergie électrique. Ce type de batterie occupe donc une position particulière parmi les batteries, car l'un des deux partenaires de la réaction, l'oxygène, est obtenu à partir de l'air ambiant via une électrode spéciale et ne doit pas être conservé dans la batterie. Par conséquent, ces systèmes permettent d'obtenir des densités d'énergie nettement plus élevées que les types de piles courants, du moins en théorie.
C'est pourquoi les batteries métal-air sont particulièrement adaptées aux applications pour lesquelles une taille compacte est importante. Un autre domaine d'application potentiel est celui des systèmes de stockage stationnaires à grande échelle qui utilisent des matériaux peu coûteux, courants et non toxiques. Par exemple, le titane, bien que connu comme un matériau coûteux, est beaucoup moins cher que le lithium en termes de coût des matériaux, mais il est plus cher que l'aluminium. Le titane est le neuvième matériau le plus fréquent dans la croûte terrestre, et les ressources disponibles sont donc abondantes.
Plus d'informations
Les matériaux d'anode pour les batteries métal-air, le zinc, l'aluminium, le fer et le silicium pour les batteries silicium-air sont au cœur de la recherche. Le titane, en revanche, n'a guère été considéré comme un matériau actif et aucun résultat expérimental n'est encore disponible.
Le développement du nouveau concept de batterie a été réalisé en étroite collaboration entre le Dr Yasin Emre Durmus de l'Institut Jülich pour la recherche sur l'énergie et le climat (IEK-9) dirigé par le professeur Rüdiger-A. Eichel et le professeur Yair Ein-Eli du Technion, qui a passé un congé sabbatique de sept mois à l'IEK-9 dans le cadre de la coopération parapluie entre le Forschungszentrum Jülich, le Technion et l'université RWTH d'Aix-la-Chapelle.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Yasin Emre Durmus, Marcel Kaltenberg, Krzysztof Dzieciol, Maximilian Schalenbach, Danny Gelman, Boris Shvartsev, Hermann Tempel, Hans Kungl, Rüdiger-A. Eichel, Yair Ein-Eli; Breaking the passivity wall of metals: Exempli gratia non-aqueous Ti–air battery: Chemical Engineering Journal, Volume 461, 2023
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