Une molécule comme fournisseur et solution de stockage d'énergie pour l'énergie solaire
"Notre nouvelle approche consiste à contrôler le processus pour permettre à l'énergie stockée d'être également disponible sous forme d'électricité, même après des mois"
Jusqu'à présent, la production et le stockage d'électricité à partir de l'énergie solaire dépendaient de divers dispositifs, ce qui entraînait des pertes de conversion. Cela pourrait bientôt changer : des chimistes de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) et d'autres instituts de recherche en Allemagne, en Australie, au Royaume-Uni, en Italie, en Suède et aux États-Unis mènent des recherches sur une molécule d'hydrocarbure qui peut soit convertir la lumière du soleil en électricité, soit conserver l'énergie pendant une longue période sous forme chimique. Cela pourrait ouvrir la voie à des modules solaires organiques entièrement nouveaux. Les principes fondamentaux de la conversion et du stockage à l'aide de cette molécule viennent d'être publiés dans la revue "Nature Chemistry".
Julien Bachmann, titulaire de la chaire de chimie des matériaux en couches minces (CTFM) et Michael Bosch, doctorant à la chaire CTFM de la FAU.
FAU
Les espoirs de voir l'énergie solaire devenir le principal moteur de la transformation énergétique restent vifs. Toutefois, la lumière du soleil étant une source d'énergie très volatile, il faut trouver une solution pour stocker efficacement l'énergie. "Jusqu'à présent, nous avons transféré l'électricité des modules solaires qui n'est pas consommée immédiatement dans une batterie, où elle peut être utilisée en fonction des besoins", explique le professeur Julien Bachmann, titulaire de la chaire de chimie des matériaux à couches minces (CTFM) à la FAU. "En passant sans cesse de l'énergie chimique à l'énergie électrique, au moins 30 % de l'énergie convertie à l'origine est perdue au cours du processus de stockage de la batterie.
En collaboration avec Michael Bosch, candidat au doctorat à la chaire CTFM, M. Bachmann espère obtenir une nouvelle propriété d'un matériau connu, afin qu'il puisse convertir la lumière du soleil en énergie électrique ou stocker l'énergie, selon les besoins. Le matériau en question est le norbornadiène, un isomère d'hydrocarbure composé de deux anneaux moléculaires. Si le norbornadiène est exposé à la lumière ultraviolette, une réorganisation partielle des liaisons atomiques le transforme en quadricyclane, dont la structure est similaire mais dont les contraintes sont plus élevées. "Le processus de conversion est déjà connu, mais la recherche s'est jusqu'à présent concentrée sur la récupération de l'énergie stockée sous forme de chaleur", explique M. Bachmann. "Notre nouvelle approche consiste à contrôler le processus pour que l'énergie stockée soit également disponible sous forme d'électricité, même après des mois."
Les scientifiques ne comprennent pas encore parfaitement les mécanismes physico-chimiques à l'origine des transitions entre les isomères. Des chercheurs d'Australie, du Royaume-Uni, d'Italie, de Suède et des États-Unis collaborent avec des collègues de la FAU pour mieux comprendre le processus à l'aide de la spectroscopie photoélectronique. Bachmann : "Plus nous en saurons sur la dynamique de la transformation photo- et électrochimique, mieux nous pourrons modifier la conception de la molécule pour l'adapter aux fonctions souhaitées". L'objectif des recherches futures est, par exemple, d'utiliser non seulement l'excitation ultraviolette, mais aussi un large spectre de lumière solaire pour l'excitation des électrons. "Le potentiel est énorme", explique Julien Bachmann. "La densité énergétique pure du système norbornadiène-quadricyclane est comparable à celle d'une batterie lithium-ion.
Si les chercheurs parviennent à contrôler de manière fiable la conversion réversible norbornadiène-quadricyclane, cela ne conduirait pas seulement à un module solaire efficace qui conviendrait également au stockage de l'électricité. Le matériau organique à base d'hydrocarbures serait également économique à produire, ne nécessiterait pas de métaux rares et serait facile à éliminer ou à recycler dans le respect de l'environnement à la fin de son cycle de vie.
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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