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Les réseaux de nanoparticules promettent des batteries moins chères pour le stockage des énergies renouvelables
Les liquides contenant un réseau fluide de particules nanométriques pourraient rendre les batteries moins chères à fabriquer et ainsi réduire le coût d'utilisation de grandes quantités d'énergie solaire et éolienne.
Les batteries conventionnelles sont beaucoup trop chères pour stocker des heures d'électricité provenant de grandes centrales solaires ou de parcs éoliens pour une utilisation lorsque le soleil ne brille pas ou que le vent ne souffle pas. Mais les nanoparticules en réseau pourraient permettre un nouveau type de batterie moins cher appelé batterie à flux.
Aujourd'hui, la quantité totale d'énergie éolienne et solaire est faible et les centrales à combustibles fossiles existantes peuvent combler tout manque. Mais les énergies renouvelables se développent rapidement, en particulier dans des endroits comme la Californie, et les infrastructures existantes pourraient ne pas être suffisantes pour les soutenir et garder les lumières allumées. Les batteries sont plus propres que les centrales à combustibles fossiles et peuvent également réagir aux changements du soleil et du vent beaucoup plus rapidement que les centrales à combustibles fossiles.
Avec les batteries conventionnelles, les matériaux qui stockent l'énergie et l'équipement pour y faire entrer et sortir l'électricité sont emballés dans un seul conteneur. Dans les batteries à flux, les matériaux qui stockent l'énergie sont des liquides qui peuvent être conservés dans de grands réservoirs et pompés dans un appareil relativement petit qui extrait la puissance ou recharge le liquide.
Augmenter la capacité de stockage d'énergie d'une batterie à flux est simple et peu coûteux - il suffit de construire des réservoirs plus grands. Cependant, les matériaux utilisés dans les batteries à flux sont maintenant relativement chers et les chercheurs recherchent des alternatives moins chères (voir Un nouveau matériau de batterie pourrait aider l'éolien et le solaire à devenir gros et le démarrage EnerVault repense la chimie des batteries à flux).
Avec certaines alternatives, il est difficile de charger dans et hors des matériaux ; l'électricité n'est extraite que de la partie des matériaux qui entre en contact direct avec une plaque métallique plate. Le réseau de nanoparticules crée des chemins pour que l'électricité circule dans le liquide. Cela permet par exemple de tirer de cinq à six fois plus d'énergie d'une batterie à flux de type expérimental composée de lithium et de soufre. Le réseau de nanoparticules a été développé dans le laboratoire de Yet-Ming Chiang , professeur de science des matériaux au MIT.
Les nanoparticules sont utilisées depuis longtemps dans les batteries conventionnelles avec des électrodes solides, mais ce qui distingue le nouveau développement est la forme d'un réseau de nanoparticules dans un liquide et le maintien des connexions électriques même lorsque ce liquide s'écoule.
Le département américain de l'Énergie estime que pour que les batteries soient économiques, elles doivent coûter moins de 100 $ le kilowattheure et doivent durer une décennie ou plus. De telles batteries coûtent maintenant des centaines de dollars le kilowattheure. Chiang dit qu'il pourrait être possible de construire des batteries qui coûtent moins de 100 $ le kilowattheure avec les réseaux de nanoparticules, mais les chercheurs n'ont pas encore démontré qu'elles peuvent être rechargées suffisamment de temps pour durer une décennie.