Les chercheurs chinois viennent de présenter une nouvelle batterie à flux à base de brome. Cette innovation pourrait permettre de stocker davantage d’énergie, de prolonger sa durée de vie et de réduire les coûts d’exploitation par rapport aux batteries classiques.
Sous la direction du professeur LI Xianfeng du Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) au sein de l’Académie Chinoise des Sciences (CAS), l’équipe a développé un système de réaction à transfert de deux électrons basé sur le brome. Cette méthode révolutionne la manière dont le brome se comporte dans la batterie, en s’attaquant à un des principaux problèmes des systèmes à flux à base de brome : l’accumulation de brome élémentaire corrosif pendant le processus de charge.
Révolution dans les systèmes à flux de brome
Les batteries à flux à base de brome, telles que celles au zinc-brome, hydrogène-brome et polysulfure-brome, fonctionnent grâce à des réactions de redox entre des ions bromure et du brome élémentaire. Toutefois, la production de grandes quantités de brome lors de la charge peut entraîner une corrosion des composants, une réduction de la durée de cycle, et une augmentation des coûts du système. Bien que des agents complexants traditionnels puissent réduire la corrosion, ces derniers entraînent souvent une séparation de phases et une hétérogénéité de l’électrolyte.
Pour surmonter ces défis, l’équipe de recherche a introduit des composés aminés dans l’électrolyte, agissant comme des récupérateurs de brome. Selon Xianfeng, cette étude offre une nouvelle perspective sur la conception de batteries à flux à base de brome à longue durée de vie et prépare le terrain pour une utilisation plus étendue des batteries zinc-brome.
En convertissant le brome libre (Br2) en compostés amines brominés, la concentration de brome dans l’électrolyte est maintenue à un niveau extrêmement bas de sept millimolaires (mM).
Batteries à flux plus durables
D’après l’équipe, cette interaction chimique permet d’augmenter la densité d’énergie de la batterie. De plus, la faible concentration de brome réduit significativement la corrosivité de l’électrolyte, allongeant ainsi la durée de vie de la batterie. Les chercheurs ont ensuite testé cette nouvelle réaction sur des batteries à flux zinc-brome, prouvant à la fois le concept et la scalabilité d’une batterie zinc-brome durable.
Avec des niveaux de brome si bas, la batterie peut fonctionner de manière fiable grâce à une membrane d’échange d’ions classique non fluorée, éliminant le besoin de matériaux coûteux résistants à la corrosion.
L’utilisation de cette membrane a permis d’atteindre une stabilité opérationnelle à long terme avec des coûts de fabrication réduits. Les tests ont montré que la batterie pouvait fonctionner de manière stable pendant plus de 700 cycles à une densité de courant de 40 milliamperes par centimètre carré (40 mA/cm²) dans un système d’une échelle de cinq kilowatts (kW). L’efficacité énergétique a été mesurée à plus de 78 %, et il n’y a eu aucune détection de corrosion sur des composants cruciaux comme les électrodes et les collecteurs de courant.
L’étude a été publiée dans la revue Nature Energy.
FAQ
Qu’est-ce qu’une batterie à flux ?
Une batterie à flux est un type de batterie où les matériaux actifs sont stockés dans des réservoirs externes et pompés à travers une cellule de batterie lors de la décharge.
Pourquoi est-ce important d’utiliser du brome dans ces batteries ?
Le brome permet d’atteindre une densité d’énergie élevée, ce qui est crucial pour une utilisation efficace dans de nombreuses applications de stockage d’énergie.
Quels sont les avantages des batteries à base de brome par rapport aux batteries lithium-ion ?
Les batteries à base de brome sont généralement plus durables, moins coûteuses à produire et possèdent un impact environnemental réduit comparé aux batteries lithium-ion.
Comment cette nouvelle technologie pourrait-elle changer l’avenir du stockage d’énergie ?
Cette avancée pourrait faciliter le stockage d’énergie à grande échelle, réduisant ainsi la dépendance aux combustibles fossiles et contribuant à une transition vers des énergies renouvelables.
Existe-t-il des inconvénients potentiels à l’utilisation de cette batterie ?
Bien que prometteuses, ces batteries nécessitent encore des recherches supplémentaires pour optimiser leur performance sur de longues périodes et évaluer leur impact environnemental global.
