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Des chercheurs de l'Université d'Harvard ont mis au point un nouveau type de batterie non métalliques à base de molécules organiques appelées quinones, présentes à l'état naturel dans les hydrocarbures et dans de nombreuses plantes. Grâce à leurs propriétés réductrices elles sont capables de transporter des électrons. La molécule utilisée par les inventeurs est très similaire à l'une des quinones que l'on trouve dans la rhubarbe.
Stéphane NEREAU's insight:
La technologie utilisée est celle de la batterie en flux redox (ou à oxydo-réduction) dont les électrolytes sont stockés dans deux réservoirs séparés au lieu d'être contenus à l'intérieur de la batterie. Les échanges d'électrons et de protons entre les réservoirs se font par le biais de deux électrodes en carbone poreux, séparées par une membrane échangeuse de protons. Dans le cas présent, les couples d'électrolytes sont une solution d'acide sulfurique et de quinone dans l'un des réservoirs et une solution d'acide bromique et de brome dans le second. Le dispositif de circulation entre les deux réservoirs conditionne la puissance crête de la batterie alors que le volume des réservoirs détermine la capacité de stockage électrique de la batterie. Ces deux paramètres peuvent être fixés de manière indépendante ; il est ainsi possible de stocker de grandes quantités d'énergie à un coût plus réduit que dans les batteries traditionnelles. Cette technologie ouvre ainsi des perspectives très prometteuses pour le stockage des énergies renouvelables (solaire photovoltaïque et éolien notamment). Selon l'article que les chercheurs ont publié dans la revue Nature du 9 janvier 2014, compte tenu de la densité d'énergie de la quinone utilisée (anthraquinone-2,7-acide disulphonique ou AQDS) supérieure à 50 Wh/kg ou 50Wh/l, le coût des électrolytes quinone-brome serait de 27 $ par KWh, à comparer à 81 $ par KWh pour les électrolytes à base de vanadium.
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Le projet – signalé dans un papier publié dans Nature le 9 Janvier – repose sur l’électrochimie de petites molécules naturellement abondantes, bon marché, organiques (à base de carbone) appelées quinones, qui sont semblables à des molécules qui stockent l’énergie dans les plantes et les animaux.
Les Quinones sont abondantes dans le pétrole brut ainsi que dans les plantes vertes. La molécule que l’équipe de Harvard a utilisé dans sa première batterie de flux basé quinones est presque identique à celle trouvée dans la rhubarbe.
Le chef d’équipe – Michael Aziz, professeur des matériaux et technologies de l’énergie à Harvard – a déclaré que les prochaines étapes du projet seront l’optimisation du système pour l’amener vers une échelle commerciale. « Jusqu’à présent, nous avons vu aucun signe de dégradation après plus de 100 cycles, mais les applications commerciales exigeons des milliers de cycles » a-t-il dit. Il s’attend également à réaliser des améliorations significatives dans la chimie sous-jacente du système de batterie. « Je pense que la chimie que nous avons maintenant pourrait être la meilleure qui existe, mais nous avons des idées qui pourraient mener à d’énormes améliorations. »