Les ingénieurs de l’UW-Madison ont développé un additif révolutionnaire qui améliore considérablement les batteries à flux aqueux au bromure, offrant une alternative plus sûre et moins chère pour le stockage de l’énergie verte.
Des ingénieurs de l'Université du Wisconsin-Madison ont réalisé une avancée majeure qui pourrait révolutionner le stockage d'énergie renouvelable à faible coût. Ils ont mis au point un additif chimique soluble dans l'eau qui améliore considérablement les performances des batteries à flux aqueux au bromure, une alternative prometteuse aux batteries lithium-ion traditionnelles.
« Les batteries à flux aqueux à base de bromure sont une solution prometteuse, mais elles posent de nombreux problèmes électrochimiques. C'est pourquoi il n'existe pas aujourd'hui de produits à base de bromure vraiment efficaces », a déclaré Patrick Sullivan, titulaire d'un doctorat en chimie de l'Université du Wisconsin-Madison, dans un article. communiqué de presse« Pourtant, notre seul additif peut résoudre de nombreux problèmes différents. »
Sullivan a développé l'additif aux côtés de Gyohun Choi, un doctorant, et de Dawei Feng, professeur adjoint Y. Austin Chang en science et ingénierie des matériaux à l'UW-Madison.
L'étude a été publié dans la revue Nature.
Le défi des solutions actuelles
Les batteries lithium-ion, actuellement utilisées pour le stockage sur le réseau, posent plusieurs défis, notamment des risques de sécurité, tels que les incendies et les explosions, et des complexités dans la chaîne d’approvisionnement internationale.
En revanche, les batteries à flux aqueux, qui utilisent des ions dissous dans l’eau, offrent une alternative plus sûre, évolutive et plus durable. Cependant, de nombreuses batteries à flux aqueux dépendent actuellement d’ions vanadium coûteux.
Les ions bromure, une alternative économique et abondante, ont le potentiel de surmonter les barrières financières, mais ils présentent également leur lot de problèmes. Les ions bromure peuvent traverser les membranes de séparation des batteries, formant des huiles salissantes et des gaz toxiques, réduisant ainsi l'efficacité et la fiabilité.
Comment fonctionne l'additif
Les chercheurs se sont attachés à créer un additif qui résout ces problèmes persistants. Après avoir conçu plus de 500 molécules candidates, ils en ont synthétisé et testé 13, pour finalement identifier un « piègeur zwitterionique mou-dur » efficace.
Cet additif multifonctionnel encapsule les ions bromure, les empêchant de traverser la membrane et les stabilisant dans l'électrolyte de l'eau, éliminant ainsi la formation de gaz brome toxique.
« Nos appareils avec l’additif ont fonctionné sans dégradation pendant près de deux mois, alors que ceux qui n’en avaient pas, qui tombent généralement en panne au bout d’un jour », a déclaré Feng dans le communiqué de presse. « C’est important car pour le stockage d’énergie verte, on veut l’utiliser pendant 10 ou 20 ans. »
Regard vers l’avenir
L'équipe de recherche prévoit de continuer à améliorer l'additif. Choi approfondira les connaissances scientifiques fondamentales sur lesquelles reposent ces additifs pour les batteries à flux au bromure et à l'iodure.
Pendant ce temps, Sullivan, qui est désormais le PDG de Flux XII – une société dérivée du secteur des énergies renouvelables qu’il a cofondée avec Feng – explorera davantage le potentiel commercial de l’additif.
Il est impressionnant de constater que l’additif a déjà été produit avec succès à l’échelle industrielle.
Contexte et impact
Les implications de cette évolution sont vastes. Si elle se concrétise, elle pourrait réduire considérablement le coût des solutions de stockage d’énergie renouvelable, rendant ainsi l’énergie verte plus accessible et plus fiable.
Alors que l’énergie solaire et éolienne continue de gagner du terrain, le besoin de stockage d’énergie efficace et abordable devient de plus en plus crucial. Cette avancée nous rapproche d’un avenir où l’énergie renouvelable pourra être stockée de manière sûre et rentable, ce qui permet de surmonter l’un des principaux obstacles à la transition vers l’énergie verte.