Une batterie marine en forme de fil réinvente l’équipement nautique de demain

La plupart des piles sont rigides et incompatibles avec l’eau. Or, les gens travaillent et s’amusent dans les océans et les estuaires, et ils pourraient bénéficier de sources d’énergie flexibles et sans danger pour l’eau de mer. Aujourd’hui, des chercheurs présentent dans la revue « ACS Applied Materials and Interfaces » un prototype de batterie en forme de fil qui fonctionne lorsqu’il est immergé dans l’eau de mer. Ils ont noué les brins rechargeables pour en faire un filet de pêche qui allume des diodes électroluminescentes et ont tissé un tissu qui alimente une minuterie.

Les batteries flexibles, semblables à du fil, peuvent être tricotées ou tissées dans différentes formes. Ces sources d’énergie filandreuses sont légères et souvent conçues pour être imperméables. Mais plutôt que d’éviter toute exposition des piles à l’eau, les scientifiques ont proposé d’utiliser de l’eau salée comme composant essentiel des piles : l’électrolyte (un liquide qui conduit l’électricité par l’intermédiaire d’ions).

Yan Qiao, Zhisong Lu et leurs collègues ont déjà mis au point une batterie résistante à l’eau, fabriquée à partir de fibres de carbone et de fils de coton. Ces travaux antérieurs utilisaient la sueur du corps comme électrolyte pour les moniteurs d’exercice. Comme la sueur, l’eau de mer, qui contient des ions sodium, chlorure et sulfate, peut servir d’électrolyte. Qiao, Lu et une nouvelle équipe ont donc voulu développer une version marine d’une batterie rechargeable, semblable à un fil, qui pourrait être utilisée pour alimenter les lumières des filets de pêche, les gilets de sauvetage ou les lignes d’amarrage des bouées.

Pour créer les électrodes des batteries à eau de mer, le groupe a traité des faisceaux de fibres de carbone avec des revêtements conducteurs : l’hexacyanoferrate de nickel pour l’électrode positive (cathode) et le polyamide pour l’électrode négative (anode). Les chercheurs ont ensuite torsadé deux faisceaux ensemble pour former des chaînes de cathode et d’anode en forme de fil. Pour préparer une batterie, les chercheurs ont enveloppé le fil de la cathode dans une couche de fibre de verre, l’ont placé le long de l’anode et ont enveloppé les deux fils dans un tissu non tissé perméable.

Le tissu protège les électrodes tout en permettant à l’eau de mer d’entrer en contact avec elles. Lors de tests effectués avec de l’eau salée, la batterie a continué à stocker une charge électrique après avoir été pliée 4000 fois. Ensuite, lorsqu’elle a été évaluée dans l’eau de mer, elle a conservé la majeure partie de l’efficacité de charge initiale et de la capacité de stockage sur 200 cycles de charge et de décharge.

Enfin, à titre de preuve de concept, le groupe a noué des brins de batterie pour former un filet de pêche et tisser une pièce de tissu rectangulaire. Le filet a ensuite été trempé dans l’eau de mer pour absorber l’électrolyte et a été chargé. La batterie du filet a permis d’éclairer un panneau de 10 diodes électroluminescentes. De même, le tissu immergé dans une solution de sulfate de sodium a alimenté une minuterie pendant plus d’une heure. Les chercheurs affirment que leur batterie semblable à du yarn pourrait servir de source d’énergie dans des applications marines.

Légende illustration : Après avoir trempé dans l’eau salée, ces fils rechargeables ont allumé des LED (image du haut) et alimenté une minuterie (image du bas). Credit: Adapted from ACS Applied Materials & Interfaces 2024

Article : « Constructing High-Performance Yarn-Shaped Electrodes via Twisting-after-Coating Technique for Weavable Seawater Battery » – DOI: 10.1021/acsami.4c16439

Source : ACS – Traduction Enerzine.com