L’invention d’un procédé au sucre qui améliore la puissance et la longévité des batteries électriques à flux redox

Dans une étude parue il y a un peu plus d’une semaine dans la revue Joule, une équipe du PNNL explique avoir développé une technologie avancée de batterie à flux redox. Ce qui est d’autant plus intéressant, c’est qu’ils affirment avoir eu recours à un additif largement utilisé dans les aliments et les médicaments, à savoir, le sucre. Si vous ne le savez pas encore, les batteries à flux sont des dispositifs qui stockent l’énergie électrique sous forme de liquide. Ces dernières sont ainsi constituées de solutions électrolytiques conservées dans de gros réservoirs. En raison de leur taille imposante, les batteries à flux sont généralement destinées à des usages stationnaires.

Vers la conception de batteries à flux moins coûteuses

Compte tenu du contexte environnemental et géopolitique actuel, il est essentiel d’inventer des technologies de batteries électriques de plus en plus performantes et écologiques. Concernant les batteries à flux en particulier, elles peuvent servir de générateur de secours au réseau en raison de leur capacité à délivrer une puissance élevée. Cela est rendu possible par le découplage entre la capacité énergétique et la puissance. Malheureusement, les modèles existants utilisent, pour la plupart, des minéraux coûteux comme le vanadium. D’où l’importance des recherches comme celle effectuée par les scientifiques du PNNL.

Une découverte accidentelle

Comme l’expliquent les chercheurs dans leur étude, ce nouveau processus a été découvert de manière fortuite. Alors qu’ils essayaient de dissoudre un sucre appelé β-cyclodextrine dans l’électrolyte d’une batterie à flux pour en observer les effets, ils ont été témoins d’un résultat surprenant : la combinaison a suralimenté la batterie. Ruozhu Feng et ses collègues ont donc pensé que cet additif à base de sucre pourrait considérablement améliorer la longévité et la capacité des batteries à flux. Pour en avoir le cœur net, ils ont collaboré avec des scientifiques de l’université de Yale.

Une augmentation phénoménale de la puissance

Grâce à des recherches supplémentaires, il a été découvert que les propriétés catalytiques uniques de la β-cyclodextrine rendaient les réactions électrochimiques dans la batterie à flux plus rapides. De plus, le sucre équilibre le mouvement des électrons chargés négativement et celui des protons chargés positivement. Au final, l’équipe a constaté une augmentation de la puissance de pointe de 60 %. Et comme si cela ne suffisait pas, le prototype a préservé son efficacité après avoir passé plus d’un an à être chargé et déchargé continuellement. « Nous avons démontré qu’il est possible d’utiliser un tout autre type de catalyseur, conçu pour accélérer la conversion de l’énergie. De plus, comme il est dissous dans l’électrolyte liquide, il n’y a pas de risque qu’un solide se détache et bouche le système », a déclaré, de son côté, le chercheur Wei Wang, auteur principal de l’étude. Retrouvez plus d’informations sur la page Joule.