Nouvelle technologie de batteries

[grelinette]

Bonjour à tous,

Il y a quelques jours j'ai assisté à une réunion de professionnels qui évoquaient les nouveautés dans le secteur des panneaux solaires et de l'incontournable problème du stockage de l'énergie.

L'un d'eux a annoncé qu'une nouvelle technologie de batterie, utilisant une poudre, avait été mise a point et brevetée par un ingénieur français et son laboratoire...

Cette technologie serait beaucoup plus performante que les technologies actuellement en vigueur, et la mise sur le marché serait actuellement dépendante des négociations avec les fabricants de batteries (achat brevet, licences d'exploitation, ...).

Quelqu'un a-t-il des infos sur cette prétendue nouvelle technologie de stockage de l'électricité à base de poudre ?


Ps: c'est peut-être une rumeur, mais suite à cette réunion j'ai fait une recherche sur le net, je n'ai rien trouvé sur cette annonce de batterie "révolutionnaire", en revanche les intervenants à cette réunion sont clairement identifiés sur le net comme spécialistes du solaire et du stockage de l'énergie...

[gildas]

Bonjour Grelinette,

Ce qui suit n'est pas de la poudre mais néanmoins révolutionnaire,
c'est aussi une autre nouvelle technologie de batterie:

UNE MICROPILE QUI CARBURE À L'ALCOOL

En pleine négociation téléphonique avec un client important, votre cellulaire flanche. « Batterie à plat », indique un message sur l’écran, avant que ce dernier ne vire au noir de suie. Malheur! Vous avez oublié de recharger votre téléphone. Le professeur Mohamed Mohamedi veut nous affranchir de tels désagréments et des chargements à répétition. Dans son laboratoire d’électrochimie et de microsystèmes énergétiques, il consacre ses énergies au développementd’une micropile à combustible fonctionnant avec de l’éthanol généré à partir de déchets agricoles et forestiers. Capable de fonctionner en continu plus longtemps que la coûteuse batterie lithium-ion, cette pile verte pourrait la déloger de nos ordinateurs et autres téléphones portables d’ici une dizaine d’années.

Alors que le domaine de l’automobile mise sur l’hydrogène gazeux comprimé comme combustible pour les piles des véhicules des prochaines générations, l’industrie de l’électronique pourrait se tourner vers l’éthanol ou le méthanol. Actuellement, Mohamed Mohamedi, professeur au Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l’INRS, privilégie l’usage de l’éthanol, une molécule d’alcool riche en hydrogène, pour alimenter nos appareils électroniques portatifs.

« Notre micropile nécessite un combustible facilement utilisable et transportable. Or, à température ambiante, l’hydrogène est gazeux. Tout le monde comprendra qu’il serait difficile d’insérer une bonbonne d’hydrogène comprimé dans un téléphone cellulaire! Un combustible liquide à température ambiante comme l’éthanol est plus approprié », avance Mohamed Mohamedi. Il a de la chance : le Canada est une nation de fermiers. Chaque année, des millions de tonnes de déchets de la culture de maïs et de la foresterie pourraient servir à produire du bioéthanol sans entamer l’approvisionnement alimentaire du pays.

Ce carburant obtenu à partir de la biomasse limiterait l’utilisation de nos ressources fossiles et réduirait les émissions de dioxyde de carbone inhérentes à la production d’hydrogène. « Si notre technologie décolle, le développement économique de l’industrie canadienne autour de ce bioéthanol suivra forcément », croit le professeur Mohamedi. L’autonomie électrique de nos ordinateurs, de nos tablettes et de nos téléphones passerait donc par une bonne rasade d’alcool aux vertus environnementales et économiques.

L’éthanol a aussi l’avantage de ne pas être toxique et d’être plus sécuritaire que le méthanol, un autre alcool évalué par Mohamed Mohamedi. Sa densité énergétique, plus élevée que celle du lithium ou même du méthanol, permet de fournir une puissance plus grande à l’électronique portable, souvent gourmande en énergie.

Vers une oxydation totale
Imaginez demain : votre téléphone portable fonctionnera en continu grâce à cette micropile à l’éthanol. Pour arriver à cette prouesse, l’utilisateur n’aura qu’à l’alimenter en y connectant des cartouches d’éthanol. Un côté inépuisable que n’ont pas les batteries lithium-ion. Une fois leur taux maximal de recharge atteint, il faut les remplacer.« Contrairement aux batteries lithium-ion qui sont des systèmes de stockage d’énergie, la micropile à l’éthanol est un système de conversion d’énergie. La transformation d’énergie chimique en énergie électrique exploitable perdure en continu tant que le combustible (éthanol) et l’oxydant (oxygène) sont présents dans la pile et qu’ils réagissent au niveau de deux électrodes. Cette réaction d’oxydation-réduction transforme l’éthanol et l’oxygène en dioxyde de carbone et en eau, tout en générant un flux d’électrons responsable du courant électrique », explique le professeur Mohamedi.

Aujourd’hui, il n’est pas encore possible d’oxyder totalement l’éthanol même si la réaction chimique est traditionnellement catalysée par du platine, un métal noble, rare et non renouvelable. Véritable accélérateur de la vitesse de la réaction, ce coûteux catalyseur a un défaut. Utilisé seul, le platine (Pt) a tendance à être empoisonné, notamment par le monoxyde de carbone ou l’acide acétique, des produits intermédiaires formés lors de la dégradation incomplète de l’éthanol. Ainsi « asphyxié », le Pt ne remplit plus sa fonction de catalyseur. Résultat : la vitesse de réaction chute inexorablement, la puissance délivrée par la pile aussi.

L’équipe du professeur Mohamedi développe actuellement des catalyseurs moins chers ­en utilisant de plus petites quantités de platine et en le combinant avec d’autres métaux. « Nous nous concentrons sur le développement de catalyseurs trimétalliques ou à base d’oxyde d’étain (Sn) ou de cérium (Ce), par exemple, capables de briser les trois types de liaisons de la molécule d’éthanol : carbone-oxygène, carbone-hydrogène et carbone-carbone. Chacune des trois composantes des catalyseurs (Pt, Pt-SnO2, Pt-CeO2) a ses affinités avec un type de liaison et favorise sa rupture. Combinés, ils pourront oxyder l’éthanol à 100 % et assurer une puissance délivrée stable dans le temps », précise Mohamed Mohamedi.

Si la catalyse pose peu de difficulté à haute température, c’est loin d’être une mince affaire à température ambiante. « Aujourd’hui, deux catalyseurs ont déjà été sélectionnés pour faire partie du trio. Et, dans trois à cinq ans, on espère sortir ce catalyseur trimétallique ou à base d’oxyde. D’ici là, beaucoup d’essais restent à faire pour déterminer les proportions optimales de chacune des trois composantes du catalyseur. »

Une question de morphologie
Pour le professeur Mohamedi, la nanostructuration apparaît comme une voie d’avenir afin d’améliorer les performances électrochimiques de la pile et de réduire au minimum les quantités de platine employées. Son projet a d’ailleurs été financé par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, le Fonds québécois de recherche – Nature et technologies et le Centre québécois sur les matériaux fonctionnels. En pratique, de petites particules de métal sont déposées sur les électrodes par ablation laser, une technique de pointe qui permet de contrôler la composition, la taille et la structure des nanoparticules formant l’alliage souhaité pour le catalyseur.

Étonnamment, l’une des structures obtenues s’est révélée en forme de têtes de chou-fleur, à savoir des inflorescences dues à la formation de colonnes de particules de platine lors de l’étape de la nanostructuration. Et si l’anatomie nanométrique impressionne, ce n’est pas simplement par sa beauté. « Cette morphologie très poreuse permet d’améliorer la performance électrochimique de la pile, car la surface de contact entre l’éthanol et le catalyseur est alors très élevée », précise Mohamed Mohamedi, pour qui cette curiosité morphologique a permis de faire avancer son projet.

Selon le chercheur, « il faudra d’abord prouver aux industriels que ces piles vertes fournissent une énergie stable et de longue durée avant qu’elles soient acceptées comme alternatives aux batteries lithium-ion. Il faudra aussi démontrer qualitativement que l’oxydation est totale et qu’aucun produit intermédiaire susceptible d’empoisonner le catalyseur n’est formé. » Un défi qui ne fait pas peur au professeur Mohamedi, un chercheur aguerri dans le domaine de la structure des électrodes et des micropiles à combustible. ♦

http://www.planete.inrs.ca/english/webz ... -a-lalcool

[elephant]

De la poudre.....aux yeux ? Peut être ?

Et je me méfie des effets d'annonce: si elles existent, ces batteries ne valent peut être pas tripette quand on fait une analyse poussée des qualités et des défauts.

A mon sens, le stockage de l'électricité est un faux problème dans la plupart des cas.

Si pas besoin d'ilotage, le plus rentable reste l'injection secteur: quand tu ne consommes pas, tu revends ( p. ex via compteur qui tourne à l'envers ) et le système s'adapte automatiquement à tes pointes et à tes moments creux.

En ilotage, il faut penser budget. Imagine Robinson sur son île déserte...
A moins de disposer de beaucoup d'espace et de beaucoup d'argent, il est généralement plus simple de splitter:
- stockage solaire pour éclairage nocturne, matériel électronique, frigos, avec gestion et délestage.
- solaire thermique pour l'ECS
- solaire thermique pour le chauffage, avec ou sans PAC, avec ou sans apport bois
- groupe pour les grosses pointes ( lave linge, poste à souder )
- butane/propane pour la cuisinière et l'ECS d'hiver.

Et on ne va pas traiter les problèmes de la même façon dans une base de plongée sur une île polynésienne que sur une station scientifique en Islande:

- le problème de séchage du linge ne sera pas le même
- le problème de la couverture des périodes de faible ensoleillement non plus.

[grelinette]

De la poudre.....aux yeux ? Peut être ?
...
A mon sens, le stockage de l'électricité est un faux problème dans la plupart des cas.

Si pas besoin d'ilotage, le plus rentable reste l'injection secteur: quand tu ne consommes pas, tu revends ( p. ex via compteur qui tourne à l'envers ) et le système s'adapte automatiquement à tes pointes et à tes moments creux.
...

Le stockage, en comparaison/complément de l'injection secteur, reste néanmoins un point important pour plusieurs raisons, et donc de fait, induit la recherche et le développement sur les batteries et autres moyens de stockage :

- D'abord parce que tous les systèmes électriques, de consommation et de production, ne sont pas forcément reliés à un réseau, en commençant par les moyens de transports.

Par exemple, on peut imaginer que dans l'avenir, certains de nos moyens de transport produiront de façon efficace de l'électricité lors du déplacement, et dans certains cas la production dépasse la consommation (descente, vitesse stabilisée, ...), et cette énergie devra être stockée pour être consommée ultérieurement.

A noter qu'il est intéressant d'imaginer qu'une énergie produite en mouvement puisse, par un moyen ou un autre, rejoindre un réseau parallèle au déplacement (ex. le courant est injecté dans une ligne qui suit le réseau routier, ferroviaire, naval, etc), et ce même réseau venant alimenter, dans le sens inverse, les véhicules qui en ont besoin... Et tout cela, bien sûr, sans branchement direct, sans fil.


- Ensuite, parce que l'autonomie et l'indépendance énergétique est une idée qui en séduit plus d'un, c'est même pour certain une démarche philosophique.

Je me souviens d'ailleurs de la tempête de 2009 qui avait détruit
une grande partie du réseau électrique, tempête suivie par de belles journées ensoleillées qui permettaient aux habitations équipées de panneaux solaires photovoltaïques de produire une électricité inutilisable car destinée uniquement à être injectée dans le réseau !...

Bref, l'amélioration des performances du stockage de l'électricité va forcément progresser, et des annonces de nouveautés arriveront régulièrement. Il y en a d'ailleurs pas mal depuis quelques années, mais curieusement, rien de prometteur semble-t-il !

Attendons d'en savoir plus. Je vais essayer de questionner la personne qui en avait parlé.

[Ahmed]

Pour faire suite à ce que tu écris en petits caractères, sache que la TGV, lors de ses phases de freinage peut produire de l'électricité qui est renvoyée dans la caténaire, du moins s'il se trouve un autre train utilisateur dans la section considérée.

[elephant]

Ah, si on parle moyens de transport, c'est différent.

L'enjeu est d'ailleurs différent: le combustible/carburant est plus cher ( à cause des taxes ) et le rendement des moteurs pas fameux ( 45 %, si ma mémoire est bonne)

[grelinette]

Ah, si on parle moyens de transport, c'est différent.

L'enjeu est d'ailleurs différent: le combustible/carburant est plus cher ( à cause des taxes ) et le rendement des moteurs pas fameux ( 45 %, si ma mémoire est bonne)

Le stockage pour le transport ou pour d'autres utilisations, c'est le même combat.

Le STOCKAGE, au sens large (réserve, provision, économie, trésorerie, ...), c'est quasi génétique chez l'homme, et ce sera toujours un point qu'il cherchera à développer, en particulier maintenant pour l'électricité !

Pour faire suite à ce que tu écris en petits caractères, sache que la TGV, lors de ses phases de freinage peut produire de l'électricité qui est renvoyée dans la caténaire, du moins s'il se trouve un autre train utilisateur dans la section considérée.

Pour les trains c'est plus simple car l'infrastructure en place fait que les trains sont toujours à proximité d'un réseau, en particulier la caténaire des TGV.

Pour les transports sur route, c'est plus complexe mais intéressant : les véhicules électriques qui produisent pourraient délester leur "trop-plein électrique" (ou plutôt partager leur production quand les batteries sont pleines) si un système de transfert rapide et sans fil était au point le long des routes.

Cela relance les concepts de recharge/partage électrique (ex. "Better place", "Smart grid" ou autres systèmes).

D'ailleurs j'ai une petite question technique à l'attention des spécialiste de l'électrique :

Y-a-t'il, comme pour les véhicules à moteurs thermiques, un intérêt de ne pas avoir le réservoir (la batterie) rempli complètement ?

Pour les moteurs à essence, la raison est le sur-poids du au carburant, point essentiel notamment pour les avions, mais pour un véhicule électrique, si la possibilité de recharger ne pose plus de problème, a-t-il intérêt à toujours avoir ses batteries pleines ?

[grelinette]

C'est un autre sujet mais je vous engage à lire la page très intéressante de Wikipédia sur les Stations de recharge électrique : http://fr.wikipedia.org/wiki/Station_de_recharge

[jean.caissepas]

Quelqu'un a-t-il des infos sur cette prétendue nouvelle technologie de stockage de l'électricité à base de poudre ?

J'ai déjà vu système similaire chez EOS, qui permet de remplir en 3 minutes une batterie avec une "poudre" déjà chargée.

Lien : https://gigaom.com/2012/02/27/filling-up-an-electric-car-battery-like-a-gas-engine/

[elephant]

Grelinette a dit:

Le stockage pour le transport ou pour d'autres utilisations, c'est le même combat.

oui et non, les exigences en transport vont se porter sur le rapport puissance/ poids. En fixe ou en ferroviaire, on va peut être privilégier le rapport rendement/prix.