L’homme éclair, héros adoré des enfants et protagoniste de la populaire série d’action « Moving », possède la capacité extraordinaire de maîtriser l’électricité à volonté. Étonnamment, la génération d’électricité à partir du corps humain pourrait ne pas être un superpouvoir du tout ; il semble plutôt s’agir d’un phénomène courant.
Une recherche récente menée par une équipe de chercheurs de la POSTECH (Pohang University of Science and Technology) a suscité l’intérêt de la communauté académique, notamment pour leurs efforts visant à améliorer l’efficacité d’une batterie thermo-électrochimique capable de générer de l’électricité à partir de la température naturelle du corps humain.
Leur réalisation collective tourne autour de l’augmentation de l’efficacité des batteries thermo-électrochimiques, qui peuvent convertir l’énergie thermique gaspillée ou la température corporelle en électricité.
Surmonter les défis de l’efficacité et du coût
Lorsque l’électricité n’est pas utilisée dans un ménage ou un environnement industriel, elle se dissipe sous forme d’énergie thermique. Le concept de récupération de l’énergie thermique est apparu comme une solution pour contrer l’épuisement de l’énergie et faire face à la crise climatique en récupérant l’électricité à partir de cette chaleur résiduelle et de la chaleur corporelle humaine.
Cependant, ces batteries, qui transforment électro-chimiquement la chaleur en électricité, font face à un défi majeur en raison de leur faible efficacité de conversion d’énergie et de leur dépendance à l’égard de catalyseurs en métaux précieux comme le platine, ce qui entrave leur viabilité commerciale.
Une nouvelle approche pour améliorer l’efficacité
Pour surmonter cette limitation, l’équipe de recherche a utilisé un catalyseur à base de fer avec des anions d’acide perchlorique (CIO4-).
En substance, l’augmentation de la chao-tropicité dans l’électrolyte de la batterie se traduit généralement par une tension plus élevée et un courant accru.
L’introduction de l’acide perchlorique a joué un rôle crucial dans l’augmentation de la chao-tropicité de l’électrolyte, qui contenait des paires redox d’ions de fer (Fe2+/F23+), améliorant ainsi l’efficacité globale de la batterie.
L’introduction d’un nouveau catalyseur
De plus, l’équipe a introduit un catalyseur (Fe-N-C) composé de fer, d’azote et de carbone dans la batterie thermo-électrochimique. Ce catalyseur, fréquemment utilisé dans les piles à combustible des véhicules à hydrogène comme alternative aux catalyseurs au platine coûteux, a été appliqué dans une batterie thermo-électrochimique pour la première fois.
Dans les essais, ces batteries ont atteint plus du double de l’efficacité de conversion d’énergie par rapport aux batteries conventionnelles, tout en réduisant simultanément les coûts de production d’un facteur de 3 000.
En synthèse
Le professeur Yong-Tae Kim a déclaré : « Grâce à notre exploration de la catalyse des batteries thermo-électrochimiques, un territoire relativement inexploré, nous avons réussi à améliorer à la fois l’efficacité et le rapport coût-efficacité au sein du système ». Il a ajouté : « Nous anticipons son adoption généralisée dans les applications de récupération d’énergie conçues pour générer de l’énergie à partir de la chaleur résiduelle ».
La recherche a été financée par le programme de découverte de matériaux futurs de la Fondation nationale de recherche de Corée.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce qu’une batterie thermo-électrochimique ?
Une batterie thermo-électrochimique est un dispositif qui convertit l’énergie thermique, comme la chaleur résiduelle ou la température corporelle, en électricité.
Quels sont les défis associés à l’utilisation des batteries thermo-électrochimiques ?
Les défis majeurs sont leur faible efficacité de conversion d’énergie et leur dépendance à l’égard de catalyseurs en métaux précieux comme le platine, ce qui rend difficile leur viabilité commerciale.
Comment l’équipe a amélioré l’efficacité des batteries thermo-électrochimiques ?
L’équipe a utilisé un catalyseur à base de fer avec des anions d’acide perchlorique (CIO4-). L’introduction de l’acide perchlorique a augmenté la chaotropicité de l’électrolyte, ce qui a amélioré l’efficacité globale de la batterie.
Quel nouveau catalyseur a été introduit dans la batterie thermo-électrochimique ?
L’équipe a introduit un catalyseur (Fe-N-C) composé de fer, d’azote et de carbone. Ce catalyseur est fréquemment utilisé dans les piles à combustible des véhicules à hydrogène comme alternative aux catalyseurs au platine coûteux.
Quels sont les résultats obtenus avec ce nouveau catalyseur ?
Dans les essais, ces batteries ont atteint plus du double de l’efficacité de conversion d’énergie par rapport aux batteries conventionnelles, tout en réduisant simultanément les coûts de production d’un facteur de 3 000.
Principaux enseignements
| Enseignements |
|---|
| 1. Les batteries thermo-électrochimiques peuvent convertir l’énergie thermique en électricité. |
| 2. L’efficacité de ces batteries a été un défi majeur. |
| 3. L’équipe de recherche a utilisé un catalyseur à base de fer pour améliorer l’efficacité. |
| 4. L’introduction de l’acide perchlorique a augmenté la chaotropicité de l’électrolyte. |
| 5. Un nouveau catalyseur composé de fer, d’azote et de carbone a été introduit. |
| 6. Ce catalyseur est fréquemment utilisé dans les piles à combustible des véhicules à hydrogène. |
| 7. Les batteries avec le nouveau catalyseur ont atteint plus du double de l’efficacité de conversion d’énergie. |
| 8. Les coûts de production ont été réduits d’un facteur de 3 000. |
| 9. L’équipe de recherche prévoit une adoption généralisée de cette technologie. |
| 10. La recherche a été financée par le programme de découverte de matériaux futurs de la Fondation nationale de recherche de Corée. |
Références
Sources / Advanced Functional Materials, POSTECH (Pohang University of Science and Technology), Future Material Discovery Program of the National Research Foundation of Korea
* Les travaux de recherche ont été dirigés par le professeur Yong-Tae Kim du département des sciences et de l’ingénierie des matériaux et de l’Institut d’études supérieures des matériaux ferreux et écologiques, ainsi que par le Dr Sang-Mun Jung et Seung-Yeon Kang, étudiant en master, du département des sciences et de l’ingénierie des matériaux à la POSTECH, en collaboration avec le professeur Dongwook Lee du département des sciences et de l’ingénierie des matériaux à l’université de Hongik.
