Batteries biohybrides efficaces
Pile à combustible microbienne hybride à chargement rapide et électrolyseur de CO2 à base d'acide formique
L'acide formique, qui peut être produit électrochimiquement à partir du dioxyde de carbone, est un vecteur énergétique prometteur. Une équipe de chercheurs chinois a mis au point un système de batterie hybride à charge rapide qui combine la production électrochimique d'acide formique comme vecteur d'énergie et une pile à combustible microbienne. Comme l'équipe le démontre dans la revue Angewandte Chemie, ce nouveau système de batterie biohybride à charge rapide peut être utilisé pour contrôler la toxicité de l'eau potable, ce qui n'est qu'une des nombreuses applications potentielles futures.
© Wiley-VCH
Les piles à combustible microbiennes exploitent les bactéries pour produire de l'électricité, en exploitant la capacité de certaines espèces bactériennes à convertir des molécules riches en énergie en énergie électrique. Dans les batteries entièrement microbiennes, les bactéries produisent également les molécules porteuses d'énergie pendant le processus de charge, qui sont ensuite utilisées pour produire de l'électricité pendant le processus de décharge. Toutefois, l'un des inconvénients des batteries entièrement microbiennes est que le chargement est encore assez inefficace et lent.
En associant la production électrochimique purement inorganique d'une molécule biologique active à une pile à combustible microbienne, l'équipe de recherche de Yong Jiang, de l'université d'agriculture et de foresterie de Fuzhou, en Chine, et ses collègues ont, pour la première fois, mis au point un système de batterie microbienne hybride en deux étapes qui permet de surmonter un grand nombre des difficultés rencontrées par les batteries entièrement microbiennes.
L'équipe avait également pour objectif de produire une batterie biohybride en utilisant des composants simples et peu coûteux pour fournir de l'énergie durable. Ils ont découvert que l'acide formique est un vecteur d'énergie biologique durable, car il peut être produit biologiquement ou par électrocatalyse à partir du dioxyde de carbone et qu'il est alors disponible pour être consommé par les bactéries dans la pile à combustible microbienne.
En utilisant des composants disponibles dans le commerce, ils ont conçu une cellule d'électrolyse dans laquelle des catalyseurs inorganiques convertissent le dioxyde de carbone en acide formique. Grâce à cette conception, l'équipe a constaté que le processus de chargement se déroulait en quelques minutes. Une fois l'acide formique produit et extrait de l'électrolyte, il est introduit dans un second dispositif, la pile à combustible microbienne, où les bactéries le convertissent lentement en dioxyde de carbone et en électricité au niveau de la bioanode.
Ce système en deux étapes a produit suffisamment de courant pour 25 heures de décharge, une valeur très utile dans de nombreuses applications. À titre de preuve de concept, l'équipe a utilisé le courant de décharge produit pour surveiller la présence de toxines dans l'eau et a constaté que le signal de courant changeait lorsque des toxines environnementales telles que le formaldéhyde et le cuivre étaient ajoutées à l'eau. L'équipe suggère d'autres applications dans le traitement durable des eaux usées ou le dessalement.
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.
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