En plein cœur de Melbourne, des ingénieurs audacieux se préparent à mener le monde vers un futur énergétique plus durable. Leur ambition ? Créer une batterie rechargeable économique pour le stockage de l’énergie solaire, qui ne dépend pas de ressources naturelles rares. Plongeons ensemble dans cette aventure où technologie, environnement et progrès se conjuguent.
Une batterie à protons ?
L’équipe de chercheurs de l’Université RMIT travaille d’arrache-pied sur ce que l’on nomme la ‘batterie à protons’, une innovation majeure qui pourrait un jour alimenter nos maisons, nos véhicules et nos appareils. Contrairement aux batteries lithium-ion couramment utilisées, cette technologie ne pose pas de problème environnemental majeur en fin de vie. Cette avancée a d’ailleurs été brevetée à l’international par l’Université RMIT.
La batterie à protons utilise une électrode de carbone pour stocker l’hydrogène issu de l’eau, puis fonctionne comme une pile à combustible à hydrogène pour produire de l’électricité. L’équipe RMIT collabore depuis cinq ans avec Eldor Corporation, un fournisseur international de composants automobiles basé en Italie, pour développer et prototyper cette technologie. Ils sont actuellement en train de lancer une nouvelle collaboration de recherche de deux ans.
Le professeur John Andrews, chercheur principal à RMIT, affirme que des améliorations récentes dans la conception de leur batterie à protons la rendent de plus en plus compétitive comme alternative carboneutre aux batteries lithium-ion.
Avec la transition mondiale vers des énergies renouvelables intermittentes pour atteindre l’émission nette zéro de gaz à effet de serre, des options de stockage supplémentaires qui sont efficaces, bon marché, sûres et disposent de chaînes d’approvisionnement sécurisées seront très demandées, » a déclaré Andrews, de l’école d’ingénierie. « C’est là que cette batterie à protons – qui est une technologie très équitable et sûre – pourrait avoir une réelle valeur et pourquoi nous sommes impatients de continuer à la développer en une alternative commerciale viable. »
Quels progrès l’équipe a-t-elle réalisés avec leur dernière batterie ?
L’équipe a démontré que la batterie à protons est un dispositif opérationnel capable d’alimenter plusieurs petits ventilateurs et une lumière pendant plusieurs minutes. La capacité de stockage de leur dernière batterie de 2,2 wt% d’hydrogène dans son électrode de carbone est près de trois fois celle de leur prototype de 2018, et plus du double des autres systèmes de stockage d’hydrogène électrochimique rapportés.
Notre batterie a une énergie par unité de masse déjà comparable à celle des batteries lithium-ion disponibles sur le marché, tout en étant beaucoup plus sûre et meilleure pour la planète en termes de ressources extraites du sol, » a déclaré le Professeur Andrews. « Notre batterie est également potentiellement capable de se recharger très rapidement. »
Comment fonctionne la batterie à protons ?
Lors de la charge, la batterie à protons divise les molécules d’eau pour générer des protons, qui se lient à une électrode de carbone. John Andrews a expliqué que la batterie à protons évitait les étapes énergivores de stockage de l’hydrogène gazeux à haute pression, puis de division de ces molécules de gaz dans les piles à combustible.
« Lors de la décharge, les protons sont à nouveau libérés de l’électrode de carbone et traversent une membrane pour se combiner avec l’oxygène de l’air pour former de l’eau – c’est la réaction qui génère de l’énergie, » a-t-il ajouté. « Notre batterie à protons a des pertes beaucoup plus faibles que les systèmes à hydrogène conventionnels, la rendant directement comparable aux batteries lithium-ion en termes d’efficacité énergétique. »
Quelles sont les prochaines étapes ?
John Andrews a partagé que l’équipe est impatiente de développer cette technologie à Melbourne et en Italie, en partenariat avec Eldor Corporation, pour produire une batterie prototype avec une capacité de stockage adaptée à une gamme d’applications domestiques et commerciales.
« L’objectif de cette collaboration est de passer du watt au kilowatt et finalement à l’échelle du mégawatt. »
En synthèse
Les ingénieurs de l’Université RMIT sont sur le point de réaliser un bond majeur dans le domaine des énergies renouvelables. Leur batterie à protons innovante est non seulement plus respectueuse de l’environnement que les batteries lithium-ion traditionnelles, mais elle présente également des performances comparables. Au fur et à mesure que cette technologie se développe, elle pourrait offrir une alternative plus durable et efficace pour le stockage de l’énergie solaire…
Les résultats et l’analyse des travaux de l’équipe du RMIT sur la batterie à protons ont été publiés dans le Journal of Power Sources. John Andrews a co-écrit « Enhancement of the performance of a proton battery » avec le Dr Seyed Mohammad Rezaei Niya et le Dr Shahin Heidari dans le Journal of Power Sources (DOI : 10.1016/j.jpowsour.2022.231808).
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