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Eau + Sel = Batterie low cost ?

Eau + Sel = Batterie low cost ?

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Par eeNews Europe



À la recherche de batteries sûres et abordables pour l’avenir, la question est: pourquoi n’utilisons-nous pas simplement l’eau comme électrolyte? L’eau est peu coûteuse, disponible partout, ne brûle pas et peut conduire des ions. Cependant, l’eau présente un inconvénient décisif: elle n’est chimiquement stable que jusqu’à une différence de tension de 1,23 V. Une pile à eau fournit donc trois fois moins de tension qu’une pile lithium-ion standard de 3,7 volts, raison pour laquelle elle ne conviendrait pas pour des applications dans une voiture électrique. Cependant, pour les applications de stockage d’énergie stationnaires une batterie low-cost à base d’eau pourrait devenir intéressante. Ruben-Simon Kühnel et David Reber, chercheurs du département Matériaux pour la conversion d’énergie de l’Empa, ont découvert un moyen de résoudre le problème: l’électrolyte contenant le sel doit être liquide, mais en même temps il doit être tellement concentré qu’il ne contienne pas d’eau « en excès ».  Pour leurs expériences, les deux chercheurs ont utilisé le sodium FSI (nom exact: sodium bis (fluorosulfonyl) imide). Ce sel est extrêmement soluble dans l’eau: sept grammes de FSI de sodium et un gramme d’eau forment une solution saline claire (voir le clip vidéo). Dans ce liquide, toutes les molécules d’eau sont groupées autour des cations de sodium chargés positivement dans une enveloppe d’hydrate et pratiquement aucune molécule d’eau non liée n’est présente.


 

Les chercheurs ont découvert que cette solution saline a une stabilité électrochimique allant jusqu’à 2,6 volts – presque deux fois plus que les autres électrolytes aqueux. La découverte pourrait être la clé pour des cellules de batterie bon-marché et sûres. Low-cost  également parce que les piles au sodium FSI sont plus sûres et plus faciles à construire que les batteries Li-Ion bien connues. Le système a déjà passé avec succès une série de cycles de chargement et de déchargement au laboratoire. Jusqu’à présent, cependant, les chercheurs ont testé les anodes et les cathodes de leur batterie d’essai séparément – contre une électrode standard en tant que partenaire. Dans une étape suivante, les deux demi-cellules doivent être combinées en une seule batterie. Ensuite, d’autres cycles de chargement et de déchargement sont prévus. Les activités de recherche de l’Empa sur les nouveaux types de batteries pour les systèmes de stockage stationnaires sont intégrées dans le Centre suisse de compétences en stockage de chaleur et d’électricité (SCCER HaE), qui coordonne la recherche de nouveaux concepts de stockage de chaleur et d’électricité au niveau national et sont gérées par l’ Institut Paul Scherrer. Si l’expérience réussit, la batterie à eau bon-marché sera à portée de main.

Pour plus d’information (en anglais): https://www.empa.ch/web/s604/salt-water-battery

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