Batterie à Air Respirant
Pour garantir notre existence sur Terre, il est essentiel de disposer d’une énergie renouvelable et propre. Cela dit, cette énergie doit aussi être fiable, même lorsque les conditions météorologiques ne sont pas propices, comme lors de journées nuageuses ou de périodes de faible vent. Les chercheurs s’attachent à pallier cette variabilité naturelle en diversifiant les sources d’énergie, qu’il s’agisse de biomasse, d’énergie hydraulique, de solaire, d’éolien ou des vagues. Cependant, il est crucial de développer des systèmes de stockage d’énergie à grande échelle.
Une équipe du MIT a récemment mis au point une batterie révolutionnaire, décrite comme une batterie à air respirant. Ce type de batterie permet de conserver de l’énergie pendant plusieurs mois à un coût nettement inférieur à celui des technologies existantes, étant environ cinq fois moins cher. Sa caractéristique unique est qu’elle aspire l’air pendant sa décharge et recharge en expulsant de l’oxygène.
“Cette batterie inhale et exhale de l’air, mais au lieu de relâcher du dioxyde de carbone comme les êtres humains, elle émet de l’oxygène”, a expliqué Yet-Ming Chiang, l’un des auteurs de l’étude, à MIT News. “Cela permet de maintenir un équilibre de charge en faisant entrer et sortir de l’oxygène du système.”
L’équipe a conçu une batterie à flux rechargeable, où les électrodes, le cathode et l’anode, sont sous forme liquide. Les solutions ioniques, connues sous les noms de catholyte et anolyte, échangent des ions pour stocker et libérer de l’énergie. L’anolyte se compose d’une solution de sulfure et d’eau, pendant que le catholyte est une solution saline oxygénée, ce qui permet à la batterie de relâcher de l’oxygène. Ce mécanisme de respiration est fondamental pour son fonctionnement, créant des ions hydroxyde chargés négativement et produisant des ions hydrogène lors de l’expiration d’oxygène.
“Nous avons cherché un électrode positif à faible coût que nous pourrions associer au sulfur comme électrode négative”, a précisé Chiang à MIT News. “Au cours d’une découverte accidentelle en laboratoire, nous avons réalisé que l’oxygène pouvait faire l’affaire, et donc l’air. Nous avons ensuite ajouté un transporteur de charge pour faire le lien entre les électrodes de soufre et d’air, ce qui s’est avéré être du sodium.”
Garantir la Fiabilité des Énergies Renouvelables
Les batteries lithium-air, qui possèdent une densité énergétique similaire, fonctionnent sur un principe proche, mais l’utilisation de sulfure, de sel et d’eau est bien moins coûteuse. Réduire les coûts de stockage est essentiel pour permettre l’utilisation à grande échelle sur le réseau électrique. Selon les estimations de l’équipe, une version agrandie de leur batterie respirante pourrait coûter entre 20 et 30 dollars par kilowattheure (kWh) stocké. En comparaison, les systèmes de stockage actuels se chiffrent à environ 100 dollars par kWh.
Le prototype actuel a une taille similaire à celle d’une tasse à café. Les chercheurs sont néanmoins convaincus de la capacité d’évolutivité de leur conception. Ils prévoient d’améliorer cette batterie, en la rendant plus abordable, plus efficace et en augmentant sa durée de vie au-delà des 1 500 heures actuellement atteintes.
FAQ
Quelles sont les principales applications de la batterie à air respirant ?
Cette batterie peut être utilisée pour stocker de l’énergie renouvelable à grande échelle, notamment pour des installations solaires ou éoliennes, permettant une alimentation stable sur le réseau électrique.
Quels sont les avantages environnementaux de cette technologie ?
Contrairement à d’autres technologies de batteries, celle-ci n’émet pas de dioxyde de carbone, ce qui la rend plus respectueuse de l’environnement et contribue à la réduction des gaz à effet de serre.
Quel est le potentiel de cette technologie sur le marché de l’énergie ?
Cette batterie pourrait révolutionner le marché de l’énergie en rendant le stockage d’énergie renouvelable plus économique et accessible, facilitant ainsi une transition vers un système énergétique moins dépendant des combustibles fossiles.
Existe-t-il des défis à relever pour sa mise en œuvre ?
Oui, malgré ses avantages, des défis tels que le développement d’infrastructures pour son déploiement à grande échelle et la maximisation de sa durée de vie et de son efficacité restent à surmonter avant une adoption commerciale généralisée.
Quelle est l’importance des recherches en matière de stockage d’énergie pour l’avenir ?
Ces recherches sont cruciales pour permettre une transition énergétique réussie, en garantissant une source d’énergie stable et fiable face aux fluctuations des ressources renouvelables.
