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Batterie organique Mega Flow: une percée pour les énergies renouvelables

Batterie organique Mega Flow: une percée pour les énergies renouvelables

Harvard a récemment développé un nouveau type de batterie à flux qui pourrait révolutionner le stockage électrique de masse, faisant des ressources d'énergie renouvelable la solution finale pour la fiabilité et la durabilité.

Récemment, une équipe de Harvard a rapporté dans un article publié dans La nature, une nouvelle batterie innovante à grande échelle qui pourrait modifier fondamentalement les fondements du stockage d'énergie.

Le dispositif rapporté est une batterie à flux sans métal qui fonctionne sur la base de l'électrochimie de petites molécules organiques à la fois abondantes et peu coûteuses. Les molécules à base de carbone, autrement appelées quinones, peuvent être utilisées pour stocker de l'énergie de la même manière que les plantes et les animaux utilisent des molécules similaires pour stocker de l'énergie. La molécule est presque identique aux molécules de stockage d'énergie similaires utilisées dans la rhubarbe.

Un problème systématique avec les énergies renouvelables est l'incohérence des conditions météorologiques qui fournit des environnements sous-optimaux pour la production d'énergie, rendant les ressources peu fiables et incohérentes. Pendant les temps d'arrêt, des quantités minimales d'électricité sont produites, sans mécanisme de secours actuel qui assure un approvisionnement constant en électricité. Cependant, grâce à l'équipe de recherche de Harvard, ils ont peut-être résolu les lacunes des énergies renouvelables en développant une batterie massive et économiquement viable.

Les batteries ont été construites et testées avec succès à la Harvard School of Engineering and Applied Sciences. Plus de 10 000 quinone les molécules ont été criblées pour déterminer le candidat optimal sur lequel baser la batterie.

Les molécules sélectionnées sont stockées en solution dans des réservoirs externes massifs dont la taille est directement proportionnelle à la capacité de stockage d'énergie. Après plus de 100 cycles de charge, aucune dégradation significative n'a été notée. Cependant, beaucoup plus d'essais seront nécessaires pour être en mesure de supporter les milliers de cycles de charge que les grandes unités industrielles devront maintenir.

La molécule a été développée avec une inspiration dérivée de la vitamine B2, que les mammifères utilisent pour stocker l'énergie des aliments dans le corps.

«Avec seulement quelques modifications apportées à la molécule B2 d'origine, ce nouveau groupe de molécules devient un bon candidat pour les piles à flux alcalin», déclare Michael J. Aziz, professeur Gene and Tracy Sykes en technologies des matériaux et de l'énergie.

"Ils ont une stabilité et une solubilité élevées et fournissent une tension de batterie et une capacité de stockage élevées. Parce que les vitamines sont remarquablement faciles à fabriquer, cette molécule pourrait être fabriquée à grande échelle à un coût très bas. Nous avons conçu ces molécules pour répondre aux besoins de notre batterie. , mais c'est vraiment la nature qui a fait allusion à cette manière de stocker l'énergie », ajoute Roy Gordon, professeur de chimie Thomas Dudley Cabot et professeur de science des matériaux.

Bien que les batteries à flux précédentes aient été utilisées à petite échelle, la solution requise est souvent constituée d'un fluide coûteux et difficile à entretenir, rendant la batterie non économiquement viable. Cependant, la nouvelle recherche suggère que la nouvelle molécule est capable de hautes performances, capable de stocker d'immenses quantités d'énergie similaires au mécanisme utilisé dans les organismes vivants.

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Mieux encore, les composés nécessaires sont incroyablement bon marché et non toxiques à produire, ce qui rapproche la réalité des batteries à flux beaucoup plus que jamais prévu. «Le monde entier du stockage d'électricité utilise des ions métalliques dans divers états de charge, mais il y en a un nombre limité que vous pouvez mettre en solution et utiliser pour stocker de l'énergie, et aucun d'entre eux ne peut stocker de manière économique d'énormes quantités d'énergie renouvelable», déclare Gordon . «Avec les molécules organiques, nous introduisons un vaste nouvel ensemble de possibilités. Certains d'entre eux seront terribles et certains seront vraiment bons. Avec ces quinones, nous avons les premiers qui ont l'air vraiment bien.

Actuellement, l'équipe travaille sur le développement de réservoirs de stockage pour travailler avec et à l'unisson avec les fournisseurs d'énergie renouvelable actuels. Cependant, l'équipe cherche également à fournir des batteries à usage non commercial. «Imaginez un appareil de la taille d'un réservoir de mazout domestique installé dans votre sous-sol. Il emmagasinerait une journée de soleil provenant des panneaux solaires sur le toit de votre maison, fournissant potentiellement assez pour alimenter votre ménage de la fin de l'après-midi, jusqu'à la nuit, jusqu'au lendemain matin, sans brûler de combustibles fossiles », déclare Marshak, un autre collaborateur du projet.

Le projet subit actuellement une période de développement de trois ans en collaboration avec Sustainable Innovations, LLC. L'équipe espère publier prochainement un appareil fonctionnel de la taille d'une remorque pour chevaux. Le système proposé sera une unité portable, capable de se connecter à des panneaux solaires sur les toits des bâtiments. Avec le soutien de l'ARPA-E (Advanced Research Project Agency-Energy) du Département américain de l'énergie et de quelques autres bailleurs de fonds, peut-être que l'ère renouvelable et durable de l'utilisation et du stockage de l'énergie est à nos portes, promettant un avenir meilleur pour demain.

Écrit par Maverick Baker


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