Révolution des batteries liquides : l’avenir du stockage d’énergie est là

Une innovation révolutionnaire de Stanford introduit les « batteries liquides », un système prometteur pour stocker plus efficacement les énergies renouvelables

Une équipe de chercheurs deUniversité de Stanford a développé le «piles liquides», une solution innovante qui promet de relever les défis liés aux énergies renouvelables. Alors que la Californie et le monde s’orientent vers des sources d’énergie plus propres, cette découverte pourrait être la clé d’un stockage plus efficace de l’énergie solaire et éolienne.

L'énergie solaire diminue la nuit et pendant l'hiver, tandis que l'énergie éolienne est variable. C’est pour cette raison que nous avons encore tendance à dépendre fortement du gaz naturel pour maintenir un approvisionnement énergétique constant. Robert Waymouthprofesseur de chimie à Stanford, dirige une équipe qui explore une technologie innovante pour le stockage des énergies renouvelables : les transporteurs d'hydrogène organique liquide (LOHC).

L’hydrogène est déjà utilisé comme carburant, mais il est difficile à contenir et à transporter. L'équipe de Stanford développe une nouvelle stratégie pour convertir et stocker l'énergie électrique dans des carburants liquides : elle a découvert un système catalytique qui permet de stocker l'énergie électrique dans un carburant liquide sans produire d'hydrogène gazeux.

« Batteries liquides » et l’avenir du stockage d’énergie

Les batteries utilisées aujourd’hui pour stocker l’énergie pour le réseau et pour des appareils tels que les smartphones et les véhicules électriques utilisent la technologie lithium-ion. Selon la California Energy Commission, la capacité de stockage des batteries en Californie est passée de 500 mégawatts en 2018 à plus de 10 300 MW en 2024, et devrait atteindre 52 000 MW d’ici 2045. Les LOHC peuvent stocker et libérer de l’hydrogène à l’aide de catalyseurs et à haute température. À l’avenir, elles pourraient fonctionner comme des « batteries liquides », stockant de l’énergie et la restituant sous forme de carburant ou d’électricité en cas de besoin.

L'équipe de Waymouth étudie l'utilisation de l'isopropanol et de l'acétone dans les systèmes de stockage et de libération d'énergie hydrogène. L'isopropanol, un liquide dense en hydrogène, pourrait être stocké ou transporté jusqu'à ce qu'il soit prêt à être utilisé comme carburant sans émettre de dioxyde de carbone. Cependant, les méthodes actuelles de production d’isopropanol avec de l’électricité sont inefficaces. Pour fabriquer de l'isopropanol, vous devez convertir des protons et des électrons en hydrogène gazeux, puis un catalyseur peut transformer cet hydrogène en isopropanol, comme l'explique Waymouth :

Mais vous ne voulez pas d’hydrogène gazeux dans ce processus. La densité énergétique de l’hydrogène gazeux est faible. Nous avons besoin d’un moyen de produire de l’isopropanol directement à partir de protons et d’électrons sans générer d’hydrogène gazeux.

Daniel Marron, auteur principal de l'étude et titulaire d'un doctorat en chimie de Stanford, a trouvé une solution. Il a développé un système catalytique pour combiner des protons et des électrons avec de l'acétone pour générer de l'isopropanol sans produire d'hydrogène gazeux, en utilisant l'iridium comme catalyseur.

Une découverte surprenante a été l'efficacité du cobaltocène, un composé chimique du cobalt. Ce matériau, déjà utilisé comme agent réducteur bon marché, était extrêmement efficace pour fournir des protons et des électrons au catalyseur à l'iridium sans libérer d'hydrogène gazeux.

Le cobalt est déjà largement utilisé dans les batteries et est très demandé. L'équipe de Stanford espère que la nouvelle compréhension des propriétés du cobaltocène pourra aider à développer d'autres catalyseurs pour ce processus. Ils étudient également l’utilisation de catalyseurs plus abondants et moins coûteux, comme le fer, pour rendre les futurs systèmes LOHC moins chers et plus évolutifs. Ces travaux de recherche fondamentale pourraient conduire à des améliorations significatives du stockage d’énergie pour les secteurs industriels et énergétiques, ainsi que pour les centrales solaires ou éoliennes individuelles.

Source: Université de Stanford