Des chercheurs dévoilent la "magie des silicates" pour des piles plus sûres, moins chères et plus efficaces
Xiaowei Teng dirige une équipe qui envisage une nouvelle façon d'utiliser le fer pour créer un stockage d'énergie à haute performance
Le monde passe rapidement à l'énergie renouvelable, mais il y a des lacunes. L'énergie solaire diminue la nuit et l'énergie éolienne diminue et augmente de façon irrégulière. Il faut mettre au point de nouvelles technologies capables de stocker l'énergie du réseau électrique en cas d'excédent et de la déployer en cas de pénurie.
Les batteries rechargeables au lithium-ion jouent un rôle crucial dans la vie quotidienne, alimentant des appareils allant des smartphones aux véhicules électriques. Cependant, elles dépendent de ressources limitées telles que le lithium, le nickel et le cobalt, ce qui soulève des inquiétudes quant à leur durabilité et à leur coût.
Xiaowei Teng, titulaire de la chaire James H. Manning d'ingénierie chimique au WPI, dirige une équipe chargée d'explorer de nouvelles technologies de batteries pour le stockage de l'énergie en réseau. Les résultats récents de l'équipe, publiés dans la revue scientifique européenne ChemSusChem, suggèrent que le fer, traité avec l'additif d'électrolyte silicate, pourrait créer une anode de batterie alcaline à haute performance. Deuxième métal le plus abondant dans la croûte terrestre après l'aluminium, le fer est beaucoup plus durable que le nickel et le cobalt. À eux seuls, les États-Unis recyclent chaque année environ plus de 40 millions de tonnes de fer et d'acier provenant de la ferraille.
M. Teng note que le fer est déjà utilisé comme anode dans les piles alcalines fer-nickel - inventées par Thomas Edison dans les années 1900 - mais son efficacité énergétique et sa capacité de stockage sont faibles en raison de la formation d'hydrogène gazeux pendant la charge et d'oxyde de fer inerte pendant la décharge.
"Il n'est pas souhaitable que de l'hydrogène se forme lors de la charge d'une batterie", explique M. Teng. "Cela nuit considérablement à l'efficacité énergétique du système de batterie. Si l'on ne relève pas ces défis techniques, les batteries fer-alcalin sont moins intéressantes pour les systèmes modernes de stockage d'énergie à coupler aux réseaux électriques."
Dans un article de couverture paru le 7 octobre dans ChemSusChem, l'équipe a indiqué que l'ajout de silicate aux électrolytes leur permettait de charger une batterie sans produire d'hydrogène.
Composé chimique de silicium et d'oxygène, le silicate est depuis longtemps utilisé comme agent simple et peu coûteux dans le verre, le ciment, l'isolation et les détergents, explique Sathya Jagadeesan, doctorant au WPI et auteur principal de l'article. L'équipe a découvert que le silicate interagit aussi fortement avec les électrodes des batteries et supprime la production d'hydrogène. Selon M. Teng, ce nouveau procédé pourrait améliorer la chimie redox du fer alcalin dans les batteries fer-air et fer-nickel pour les applications de stockage de l'énergie, telles que les micro-réseaux ou les parcs solaires ou éoliens individuels.
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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