Une batterie géothermique convertit la chaleur en électricité

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L’une des plus grandes sources naturelles d’énergie renouvelable pourrait se trouver sous nos pieds. La Terre elle-même est une grosse boule de chaleur; de vastes réserves d’énergie géothermique gisent sous l’Australie, les États-Unis et de nombreuses autres régions du monde. Des chercheurs de l’Institut de technologie de Tokyo et de Sanoh Industrial ont mis au point un nouveau type de batterie permettant de convertir directement l’énergie thermique en électricité.

Une batterie qui utilise l’énergie géothermique

La plupart des systèmes géothermiques utilisent de l’eau chauffée par des roches à quelques kilomètres sous la surface de la Terre. Cette chaleur peut également être naturellement présente et pompée à la surface. De tels systèmes nécessitent souvent des températures élevées, supérieures à 180 ° Celsius, pour fonctionner, et n’évoluent pas nécessairement très bien ou ne sont pas faciles à exploiter.

Mais des chercheurs japonais disent qu’ils ont une méthode plus directe et plus efficace. Leur dispositif est composé de cellules thermiques sensibilisées (STC), capables de générer de l’électricité à des températures inférieures à 100 ° Celsius sans avoir besoin de matière intermédiaire comme de l’eau ou de la vapeur.

Les STC sont des batteries composées de trois couches de matériau intercalées entre deux électrodes. Il y a une couche de transport d’électrons (ETM), une couche semi-conductrice de germanium et une couche d’électrolyte solide qui transporte les ions de cuivre. Ces batteries sont conçues pour être enterrées dans un sol qui est déjà chaud.

L’idée est que la chaleur dans le sol excite les électrons du semi-conducteur et les transfère à l’ETM. Celui-ci les transmet à son tour via l’électrode à un circuit externe et finalement vers l’autre électrode et dans l’électrolyte. Là se produisent des réactions d’oxydation et de réduction (redox) qui ramènent des électrons de basse énergie dans le semi-conducteur, ce qui permet de recommencer le cycle.

Pour une efficacité optimale elle doit être enfouie dans une source de chaleur

Une question sur laquelle l’équipe n’était pas sûre au départ était de savoir combien de temps un dispositif STC pourrait maintenir ce cycle en marche, ou même s’il pouvait continuer indéfiniment. Mais lors de leurs tests, ils ont trouvé leur réponse: le cycle se tarit lorsque les réactions d’oxydo-réduction se terminent, car les différents types d’ions de cuivre aboutissent à des endroits différents.

Mais curieusement, l’équipe a été surprise de constater que cette batterie pouvait résoudre ce problème, à condition qu’elle soit enfouie dans une source de chaleur. Ensuite, il suffit d’allumer le circuit externe pendant un moment pour le recharger. Selon l’équipe, cela pourrait permettre à la batterie de fournir une alimentation « semi-permanente ».

« Avec une telle conception, la chaleur, généralement considérée comme une énergie de qualité médiocre, deviendrait une excellente source d’énergie renouvelable », déclare Sachiko Matsushita, chercheuse principale de l’étude. « Il n’y a pas de problème des radiations, pas de pétrole polluant, pas d’instabilité quant à la production d’électricité, comme lorsqu’on utilise le Soleil ou le vent. »

Cette batterie pourrait devenir une autre option d’énergie renouvelable

L’équipe a déclaré que leur dispositif devait encore être affiné, mais qu’elle espérait qu’elle rejoindrait bientôt les rangs des options d’énergie renouvelable.

Cette recherche a été publiée dans Journal of Materials Chemistry A.

Source : Tokyo Tech
Crédit photo : Pixabay

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