Vers des batteries fonctionnant dans l'eau de mer
Publié par Redbran le 08/06/2019 à 14:00
Source: CNRS INC

© Perticarari et al. 2019
Des scientifiques de l'Institut des matériaux Jean Rouxel et du laboratoire Chimie et interdisciplinarité, synthèse, analyse, modélisation (IMN et CEISAM, CNRS/Université de Nantes) ont découvert un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base...) organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) inédit pouvant stocker de l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie...) et du sel en milieu marin. Ces travaux, publiés dans Advanced Energy Materials, permettent d'envisager à terme des batteries aqueuses immergées au large de nos côtes pour le stockage des énergies renouvelables et le dessalement (Le dessalement de l'eau (également appelé dessalage ou désalinisation) est un processus qui permet d'obtenir de l'eau douce, (potable ou, plus rarement en raison du coût, utilisable...) de l'eau de mer (L'eau de mer est l'eau salée des mers et des océans de la Terre.).

La part croissante des sources d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) renouvelables comme les énergies solaire, éolienne (Une éolienne est un dispositif qui utilise la force motrice du vent. Cette force peut être utilisée mécaniquement (dans le cas d'une éolienne de pompage), ou produire de l'électricité (dans le cas d'un aérogénérateur).) et marine connectées au réseau électrique (Un réseau électrique est un ensemble d'infrastructures permettant d'acheminer l'énergie électrique des centres de production vers les consommateurs d'électricité.) met en exergue le besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins...) de systèmes de stockage d'énergie pour réguler l'approvisionnement d'électricité. À ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit...), les batteries font partie des solutions opérationnelles utilisées mais elles sont constituées de plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du latin plumbum.), une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) encombrante et peu écologique. De plus, le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de cycles de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour être...) et décharge qu'elles peuvent réaliser (Une équipe de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel...) des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) Jean Rouxel et du laboratoire Chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.) et interdisciplinarité, synthèse, analyse, modélisation (IMN et CEISAM, CNRS/Université de Nantes) a mis au point (Graphie) un nouveau matériau organique qui pourrait palier ces difficultés.

Les scientifiques ont développé et breveté une batterie organique fonctionnant dans l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) salée qui joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert...) le rôle d'électrolyte. Cette batterie contient à l'une des électrodes un nouveau matériau issu de l'association de deux groupements chimiques, un viologène et un naphtalène diimide, constitués d'éléments naturellement abondants (carbone, hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.), azote). L'assemblage périodique de ces deux groupements permet de stocker et restituer un courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge électrique, généralement des électrons, au sein...), en présentant des vitesses de stockage telles qu'il est possible de s'affranchir de tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) additif conducteur électronique. En fonction de la nature des ions présents dans l'eau salée (sodium, magnésium, chlorure, etc.), le nombre de cycles peut aller de 3000 à 7000. Les batteries ainsi conçues pourraient donc à terme être immergées dans l'océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau...), fixées à des coques de bateau (Un bateau est une construction humaine capable de flotter sur l'eau et de s'y déplacer, dirigé ou non par ses occupants. Il répond aux besoins du transport maritime ou...) ou des éoliennes off-shore pour le stockage de l'énergie par exemple. De plus, le mécanisme électrochimique associé à cette batterie implique l'accumulation de sel ce qui permet d'envisager une application pour le dessalement de l'eau de mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.), une autre problématique sociétale majeure.


Basée sur un nouveau matériau d'électrode, cette batterie fonctionnant dans l'eau salée permet d'espérer à la fois le stockage des énergies renouvelables à bas coût en milieu marin et le dessalement de l'eau de mer. © Perticarari et al. 2019

Références:
S. Perticarari, T. Doizy, P. Soudan, C. Ewels, C. Latouche, D. Guyomard, F. Odobel, P. Poizot and J. Gaubicher.
Intermixed Cation-Anion Aqueous Battery Based on an Extremely Fast and Long-Cycling Di-Block Bipyridinium-Naphthalene Diimide Oligomer
Advanced Energy Materials - 2019
DOI: 10.1002/aenm.201803688

Notes:
Grâce à un financement de près de 300 000 euros de la région Pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui...) de la Loire, de l'IMN et de deux industriels français (ARMOR et Blue Solutions).


Contacts chercheurs:
- Joël Gaubicher - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont...) (IMN UMR6502) - joel.gaubicher at cnrs-imn.fr
- Philippe Poizot - Chercheur (IMN UMR6502) - philippe.poizot at univ-nantes.fr
- Fabrice Odobel - Chercheur (CEISAM UMR6230) - fabrice.odobel at univ-nantes.fr
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