Des chercheurs japonais ont réussi à augmenter la capacité, la durée de vie et la rentabilité d’un condensateur dans leur quête d’un avenir plus économe en énergie. Un condensateur est un dispositif utilisé dans le cadre d’un circuit qui peut stocker et libérer de l’énergie, tout comme une batterie. Ce qui différencie un condensateur d’une batterie, c’est qu’il prend beaucoup moins de temps à charger. Par exemple, la batterie de votre téléphone portable alimente votre téléphone instantanément, mais la recharger à 100 % lorsqu’elle est déchargée est loin d’être instantané.
Bien que les condensateurs semblent être le meilleur choix, ils présentent quelques inconvénients majeurs qu’il convient de surmonter. Tout d’abord, leur capacité est beaucoup plus faible que celle des batteries, et ils ne peuvent donc pas stocker de grandes quantités d’énergie à la fois. Deuxièmement, ils peuvent être assez coûteux. Ces dernières années, des supercondensateurs (condensateurs à capacité et performances accrues) ont été mis au point à l’aide de matériaux nanocarbonés, tels que les nanotubes de carbone (NTC), qui augmentent la surface et la capacité globale. Toutefois, en raison du coût élevé des matériaux nanocarbonés, la production à grande échelle à l’aide de cette technique n’est pas rentable.
Afin de répondre à ces préoccupations spécifiques et d’améliorer les performances globales des condensateurs, un groupe de recherche composé du professeur Hiroshi Yabu (université de Tohoku), d’AZUL Energy Co., Ltd. (une entreprise de l’université de Tohoku) et du centre de cocréation AZUL Energy x Tohoku University Bio-Inspired GX.
L’équipe a réussi à multiplier par 2,4 la capacité des condensateurs (à 907 F/gAC) par rapport au carbone seul en « saupoudrant » de l’azaphtalocyanine de fer (FeAzPc-4N), un type de pigment bleu, sur du charbon actif. Cette méthode permet à la molécule de s’adsorber au niveau moléculaire, en utilisant ses capacités d’oxydoréduction. En outre, l’étude a démontré que 20 000 cycles de charge-décharge sont possibles, même dans les régions à forte charge de 20 A/gAC, ce qui permet d’alimenter des LED.
«. « Les composants des condensateurs sont également beaucoup moins toxiques que les batteries. »
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L’électrode de condensateur mise au point dans le cadre de cette recherche peut augmenter la capacité jusqu’au niveau des supercondensateurs utilisant des NTC tout en utilisant du charbon actif couramment disponible et peu coûteux, ce qui en fait une option potentielle pour les dispositifs énergétiques de la prochaine génération.
Quelle est la prochaine étape pour l’équipe ? Rendre le supercondensateur encore plus performant.
Article : « A Molecular Adsorption Concept for Increasing Energy Density of Hybrid Supercapacitors »- DOI: 10.1021/acsami.4c06084
