Nouvelle « Ultra-batterie » aussi dense en énergie que les explosifs puissants

La densité énergétique des batteries est extrêmement importante en tant que catalyseur des nouvelles technologies. Parallèlement, la ruée vers la création de batteries toujours plus puissantes a même conduit certains fabricants à envisager alimenter les téléphones portables avec des hydrocarbures à forte densité énergétique comme le propane.

C'est pourquoi les revendications faites pour une ultra-batterie à un stade extrêmement précoce a récemment annoncé dans la revue Chimie de la nature sont si remarquables.

Si vous y réfléchissez, [c'est] la forme de stockage d'énergie la plus condensée en dehors de l'énergie nucléaire, mentionné l'inventeur Choong-Shik Yoo de l'Université d'État de Washington. L'ultra-batterie de Yoo se compose de difluorure de xénon (XeF2), un cristal blanc utilisé pour graver les conducteurs en silicium, comprimé à un état ultra-dense à l'intérieur d'un étau en diamant exerçant une pression de plus de deux millions d'atmosphères.

L'application de ce niveau de pression au XeF2 métallise la substance, rapprochant tous ses atomes les uns des autres, dans un nouvel état stable.

Cette figure montre comment le cristal change de couleur au fur et à mesure qu'il change d'état, d'un cristal transparent relativement mou à une structure en couches hexagonale bidimensionnelle rougeâtre semblable à du graphite, puis, au-dessus de 70 Gigapascals de pression, à un noir tridimensionnel semblable à de la fluorite. structure, qui est un métal.

Dans son état ultra-dense, l'énergie mécanique transmise au XeF2 métallisé est désormais stockée dans la substance elle-même sous la forme d'une sorte d'énergie chimique. Tout ce qu'il faut pour le libérer, c'est une perturbation d'un seul atome dans le cristal, ce qui entraînera la décompression spontanée de toute la substance métallisée, explique Yoo.

La réaction serait, littéralement, explosive. En un instant, le XeF2 transformerait son énergie stockée en énergie thermique avec une efficacité de près de 100 %. Le XeF2 stocke environ 1 kilojoule d'énergie par gramme, soit environ 10 % de l'énergie stockée dans un carburant de fusée composé de mélanges liquides de H2 et d'O2, ou environ 20 % de [l'énergie stockée dans] l'un des explosifs les plus puissants, le HMX, dit Yoo. Considérée comme un moyen de stockage d'énergie potentiel, cette découverte constitue une nouvelle classe de molécules énergétiques ou de combustibles solides, ajoute-t-il.

Jusqu'à ce que nous trouvions comment construire des appareils électroniques grand public propulsés par des fusées, l'astuce pour transformer XeF2 en un moyen viable de stocker et de libérer de l'énergie consiste à déterminer le type d'impuretés à ajouter pour le rendre métastable, tout comme tous les combustibles fossiles que nous utilisons. sont entourés de, que nous appelons plastiques.

Si vous pensez à tous les matériaux que nous connaissons, 95 % ou plus sont dans un état métastable, dit Yoo.

La métastabilité est un problème fondamental dans la recherche sur les matériaux et est commun à de nombreuses autres substances qui se métallisent et acquièrent des propriétés exotiques après avoir été compressées à un degré extrême, notamment le CO2, le N2, l'O2, etc. Si Yoo et ses collègues peuvent surmonter ce problème pour un substances capables d'acquérir une nouvelle configuration moléculaire à haute pression, elles auront créé un tout nouveau moyen de stocker l'énergie.

Cet objectif est loin, cependant - jusqu'à présent, la découverte de Yoo n'a été synthétisée qu'en laboratoire, en quantités si infimes que lorsqu'elle se décompresse, elle ne présente aucun danger.

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