La production intermittente d’électricité "verte", provenant du solaire et de l’éolien, nécessite un stockage à grande échelle pour maintenir la stabilité de nos réseaux électriques. Parmi les nouvelles solutions de stockage envisagées, l'idée d'utiliser des batteries à flux, qui stockent l'électricité dans un fluide, est attrayante. Cependant, ces batteries contiennent des métaux rares et chers. Des scientifiques de l'Université de Groningen, aux Pays-Bas, ont conçu un électrolyte de batterie à flux qui pourrait résoudre les deux problèmes.
Dans les batteries à flux, l'énergie est stockée dans deux fluides séparés par des produits chimiques dissous pour le stockage de la charge. L'électricité est stockée (et ensuite libérée) en pompant ces fluides à travers une cellule électrochimique qui contient une membrane à travers laquelle les ions peuvent être échangés. Le contenu énergétique d'une telle batterie est évolutif en utilisant simplement des réservoirs de stockage plus grands pour les fluides.
La Chine a récemment installé des batteries à flux pour réduire la variabilité de sa production d'électricité verte. « Une capacité de stockage à grande échelle est nécessaire lorsque les sources intermittentes, telles que l'énergie solaire et éolienne, deviennent plus importantes dans le mix électrique, car le réseau pourrait être déstabilisé », souligne Edwin Otten, professeur associé de chimie inorganique moléculaire à l'Université de Groningen. « Le type de batterie utilisé par les Chinois a été conçu dans les années 1980 et est basé sur une solution contenant du vanadium », ajoute-t-il. Le problème est que le vanadium est aussi rare que cher (plus de 30 euros le kg) et que ce métal n'est extrait que dans quelques endroits sur Terre. De plus, il nécessite une membrane spéciale pour séparer les deux fluides, ce qui augmente également les coûts. C'est pourquoi le groupe de recherche d'Edwin Otten, en collaboration avec des chercheurs de l'Université d'Eindhoven (Pays-Bas) et de l'Université technique du Danemark, a entrepris de concevoir un nouveau type de matériau de batterie à flux.
« Nous voulions une batterie symétrique où les deux réservoirs contiennent le même fluide. De plus, nous voulions qu'il soit basé sur une molécule organique plutôt que sur un métal ». explique Otten. Les deux réservoirs de la batterie à flux contiennent généralement des fluides de composition différente. Des batteries symétriques ont été conçues en reliant les molécules utilisées des deux côtés et en remplissant les deux réservoirs avec la molécule hybride résultante. Mais cette approche a un inconvénient : une seule partie de la molécule est utilisée de chaque côté, et lors de l'utilisation, des radicaux réactifs apparaissent qui se dégradent avec le temps. Otten et son équipe ont utilisé une approche différente. Ils ont cherché une seule molécule stable, capable de prendre ou de restituer des électrons et donc utilisable des deux côtés de la batterie. Le composé le plus prometteur était un radical Blatter, un composé organique bipolaire qui peut en effet prendre ou donner un électron dans une réaction redox. « La molécule que nous avons sélectionnée était également intrinsèquement stable », déclare Otten. Testé dans une petite cellule électrochimique, ce nouveau composé a bien fonctionné et est resté stable sur 275 cycles de charge/décharge. « Nous devons porter cela à des milliers de cycles ; cependant, nos expériences sont une preuve de concept. Il est possible de réaliser une batterie à flux symétrique qui présente une bonne stabilité », précise Otten.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
