Une nouvelle électrode booste l’efficacité énergétique à 82,7 %

Des chercheurs du Laboratoire clé d’État pour le traitement des huiles lourdes à l’Université de Pétrole de Pékin, ont réalisé une avancée significative dans la technologie des batteries, susceptible de transformer la manière dont l’énergie est stockée et utilisée, notamment pour les applications à grande échelle.

Dans un article récemment publié dans la revue Green Energy and Intelligent Transportation, l’équipe dirigée par Yingchun Niu et Senwei Zeng a introduit une électrode composite N-B dopée pour les batteries à flux redox fer-chrome (ICRFB), démontrant des améliorations remarquables en termes de performance et d’efficacité.

Les batteries à flux redox fer-chrome

Les batteries à flux redox fer-chrome jouent un rôle crucial dans la gestion des sources d’énergie renouvelable, telles que le solaire et l’éolien, souvent sujettes à des variations d’approvisionnement. Ces batteries stabilisent les réseaux énergétiques et assurent une fourniture d’énergie constante. Toutefois, les électrodes en tissu de carbone traditionnel présentent des limitations, notamment une faible réactivité électrochimique et une faible efficacité énergétique.

La percée réside dans l’utilisation d’une électrode en tissu de carbone composite titane dopée avec du bore (B) et de l’azote (N), éléments qui améliorent considérablement la performance de la batterie. En intégrant des catalyseurs TiB2 et en appliquant des techniques de calcination à haute température, les chercheurs ont créé des électrodes aux propriétés physico-chimiques améliorées, augmentant la réactivité et l’efficacité des batteries.

Résultats prometteurs

Les électrodes modifiées ont montré une amélioration substantielle de la capacité de décharge et de l’efficacité énergétique. Après 50 cycles de charge/décharge, la nouvelle électrode a atteint une capacité de décharge de 1990,3 mAh, bien supérieure aux 1155,8 mAh des électrodes standard. De plus, l’efficacité énergétique a été maintenue autour de 82,7 %, une augmentation considérable par rapport à la base de référence.

Ces améliorations sont attribuées à l’augmentation de la surface spécifique et à l’activité électrochimique accrue grâce au co-dopage N-B. Les électrodes dopées offrent plus de sites actifs pour les réactions redox, essentiels pour le processus de stockage d’énergie. De plus, l’introduction du catalyseur Ti améliore encore la cinétique des réactions impliquées, permettant un transfert d’énergie plus rapide et plus efficace.

Impact économique et environnemental

Cette innovation présente non seulement une manière plus efficace de stocker et d’utiliser l’énergie, mais réduit également les coûts et l’impact environnemental associés aux matériaux de batterie traditionnels. L’utilisation de fer et de chrome, plus abondants et moins coûteux que d’autres métaux comme le vanadium, rend les ICRFBs plus durables et économiquement viables pour les systèmes de stockage d’énergie à grande échelle.

Les chercheurs estiment que cette technologie pourrait avoir un impact significatif sur le secteur des énergies renouvelables, offrant une méthode plus fiable et efficace pour intégrer les sources renouvelables dans le réseau électrique. Avec des recherches et développements supplémentaires, ces électrodes dopées pourraient favoriser une adoption plus large des batteries à flux redox, soutenant une transition vers des solutions énergétiques plus durables.

Cette avancée représente une étape clé dans la technologie des batteries, promettant d’améliorer les capacités des systèmes de stockage d’énergie à travers le monde et de soutenir l’adoption plus large des sources d’énergie renouvelable, contribuant ainsi aux efforts mondiaux pour lutter contre le changement climatique et promouvoir la durabilité.

Article : « Breakthrough in Battery Technology: Iron-Chromium Redox Flow Batteries Enhanced with N-B Doped Electrodes » – DOI: 10.1016/j.geits.2024.100158