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Des ingénieurs de Stanford ont mis au point un nouveau type de batterie à écoulement utilisant un mélange de métal, qui reste liquide à température ambiante. Les batteries « Flow » ont le potentiel d’aider à stocker l’énergie à grande échelle, et pourraient être particulièrement utiles pour sauvegarder les sources d’énergies renouvelables, mais il reste encore quelques problèmes à surmonter.

La batterie à écoulement

Dans une batterie à écoulement, la cathode et l’anode sont sous la forme d’un fluide et sont conservées dans des réservoirs externes, pour être pompées dans la cellule principale de la batterie lorsque cela est nécessaire. Là, les deux liquides sont séparés par une membrane qui leur permet sélectivement, d’échanger des électrons pour charger ou décharger l’énergie. Ces dispositifs peuvent être capables de stocker d’énormes quantités d’énergie, mais les produits chimiques utilisés sont souvent toxiques, coûteux et difficiles à manipuler. L’équipe de Stanford a conçu une nouvelle batterie à écoulement pour surmonter ces problèmes, en utilisant une combinaison unique de matériaux.

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Une batterie pouvant contenir 10 fois la densité d’énergie

Tout d’abord, le fluide utilisé du côté négatif de la batterie est un alliage de sodium et de potassium. Ce mélange est un métal qui reste liquide à température ambiante, et peut contenir théoriquement au moins 10 fois la densité d’énergie d’autres fluides précédemment testés. Du côté positif de la cellule, l’équipe a testé quatre différents liquides à base d’eau, mais s’est aperçu que l’eau dégradait la membrane à l’intérieur de la batterie. Elle croit qu’une option sans eau augmenterait sa performance.

Le deuxième nouveau matériau est dans la membrane utilisée à l’intérieur de la cellule; l’équipe a fabriqué une membrane en céramique à base de potassium et d’oxyde d’aluminium, qui sépare les fluides positifs et négatifs, tout en permettant au courant de circuler entre les deux côtés.

La combinaison du nouvel anolyte et de la nouvelle membrane, produirait deux fois plus de tension que les autres batteries à circulation, ce qui signifie une meilleure densité énergétique et un coût de production plus bas. Le prototype développé par l’équipe a également prouvé sa stabilité pendant des milliers d’heures de fonctionnement.

Des obstacles a surmonter

«Une nouvelle technologie de batterie a tellement de paramètres de performances différentes à atteindre: coût, efficacité, taille, durée de vie et sécurité.», explique Antonio Baclig, coauteur de l’étude. « Nous pensons que ce type de technologie a la possibilité, avec plus de travail et de recherche, de surmonter les derniers obstacles, c’est la raison pour laquelle nous sommes enthousiastes à ce sujet. »

Pour améliorer encore la conception de la batterie, les chercheurs expliquent qu’à l’avenir ils pourraient ajuster l’épaisseur de la membrane, ou utiliser un élément non liquide pour le côté positif de la cellule. Cette recherche a été menée par Geoff McConohy, Antonio Baclig et Andrey Poletayev. Les résultats ont été publiés dans Joule.

Source : Stanford University