La vente de véhicules électriques (VE) a connu une croissance exponentielle au cours des dernières années, tout comme le besoin de sources d’énergie renouvelables pour les alimenter, telles que l’énergie solaire et éolienne. Il y avait près de 1,8 million de véhicules électriques immatriculés aux États-Unis en 2020, soit plus de trois fois plus en 2016, selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE).
Les véhicules électriques ont besoin d’électricité pour être disponibles n’importe où et n’importe quand sans délai pour se recharger, mais l’énergie solaire et éolienne sont des sources d’énergie intermittentes qui ne sont pas disponibles à la demande. Et l’électricité qu’ils produisent doit être stockée pour une utilisation ultérieure et ne pas être gaspillée. C’est là qu’interviennent le Dr Yu Zhu, professeur à l’École des sciences des polymères et de l’ingénierie des polymères de l’Université d’Akron, et son équipe de recherche, en développant un moyen plus stable de stocker cette énergie importante.
Tout comme la station-service d’aujourd’hui, les centrales électriques ont besoin d’un système de stockage pour maintenir l’électricité pour les véhicules électriques en charge constante. Les batteries à flux redox (RFB) évolutives et à faible coût font partie des technologies les plus appropriées pour un tel système ; cependant, les RFB actuels utilisent des matières actives coûteuses et dangereuses pour l’environnement (électrolytes). Récemment, des matériaux organiques hydrosolubles ont été proposés comme futurs électrolytes dans les RFB (à savoir les RFB organiques aqueux, ou AORFB). Les électrolytes à base organique peuvent être obtenus à partir de sources renouvelables et fabriqués à très faible coût. Cependant, le manque de matériaux électrolytiques organiques solubles dans l’eau stables, en particulier l’électrolyte positif (catholyte), est un obstacle majeur des AORFB.
Le groupe de recherche de Zhu, en collaboration avec des scientifiques du Pacific Northwestern National Laboratory dirigé par le Dr Wei Wang, a développé avec succès le catholyte (électrolyte positif) le plus stable à ce jour dans les AORFB et a démontré des cellules qui ont conservé plus de 90 % de leur capacité sur 6 000 cycles, projetant plus de 16 ans de service ininterrompu au rythme d’un cycle par jour. Leurs recherches ont été récemment publiées dans Énergie naturelle et inclus les contributions des doctorants de Zhu Xiang Li et Yun-Yu Lai.
« Le développement de RFB hautes performances enrichira la catégorie des systèmes de stockage d’énergie électrique et complétera les lacunes des sources d’énergie renouvelables intermittentes, améliorant ainsi largement la convivialité des installations alimentées à l’électricité, telles que les véhicules », a déclaré Zhu. « Pour améliorer considérablement les performances des RFB organiques aqueux, l’urgence de développer un nouveau catholyte est cruciale. »
Dans le Énergie naturelle papier, l’équipe a non seulement démontré un catholyte de pointe dans les AORFB, mais a également fourni une toute nouvelle stratégie pour concevoir des catholytes solubles dans l’eau afin d’améliorer leur solubilité (densité énergétique) dans l’eau. Au lieu d’attacher un groupe fonctionnel hydrophile pour améliorer la solubilité des molécules, les chercheurs modifient la symétrie des molécules, ce qui entraîne une amélioration spectaculaire de la solubilité. Avec la nouvelle stratégie de conception, l’équipe prévoit de concevoir de nouveaux matériaux qui leur permettront de faire mûrir davantage les RFB.
Une demande de brevet a été déposée sur la base de la technologie développée dans cette recherche. L’évolutivité des matériaux sera étudiée plus avant chez Akron PolyEnergy Inc., une entreprise dérivée d’UA co-fondée par Zhu qui se concentre sur le développement de matériaux dans des dispositifs de stockage d’énergie, notamment des batteries lithium-ion et des batteries à flux.
Source de l’histoire :
Matériaux fourni par Université d’Akron. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
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