31.10.2022 - Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung

Recherche sur les batteries - Première base de données en ligne sur les matériaux photochargés

Les données ont été extraites d'articles scientifiques publiés au cours des 40 dernières années et sont désormais disponibles sous forme de graphiques interactifs en ligne.

Aleksandr Savateev, chef de groupe à l'Institut Max Planck des colloïdes et des interfaces, a développé une base de données en ligne unique. Pour ce faire, il a analysé et normalisé les données de recherche de 300 articles publiés au cours des quarante dernières années dans le domaine des semi-conducteurs photochargés. Cette base de données pourrait être utilisée pour trouver plus rapidement et de manière plus ciblée des photosemiconducteurs adaptés à la conception de nouvelles batteries, de piles rechargeables et de supercondensateurs.

La chimie des matériaux est un domaine de recherche qui évolue rapidement, avec des milliers de semi-conducteurs différents, et d'autres matériaux ajoutés en permanence. Quel matériau parmi cette variété serait le meilleur pour une application dans les batteries solaires, par exemple ? À quoi devrait ressembler un tel matériau s'il n'a pas encore été synthétisé ? À cette fin, le Dr Aleksandr Savateev a analysé les données de recherche traitant de la charge des matériaux par la lumière et a compilé leurs résultats : "Les scientifiques génèrent une énorme quantité de données. Dans un seul article de recherche, les données sont analysées, des tendances sont dégagées et expliquées. Cependant, l'analyse complète de données couvrant des décennies de recherche, même dans un seul domaine, est très rare. L'absence d'une telle analyse retarde finalement la mise en œuvre des développements technologiques - et c'est là que la base de données entre en jeu", explique le Dr Savateev. Il y a quarante ans, on a observé et étudié un phénomène physique qui pourrait permettre de combiner un collecteur de lumière et une batterie en un seul appareil. Les fermes solaires produisent de l'électricité renouvelable, mais les panneaux solaires ne peuvent pas encore la stocker. Divers matériaux semi-conducteurs, y compris ceux composés d'éléments abondants, comme le carbone et l'azote, sont photochargés lorsqu'ils sont irradiés par la lumière visible. Comme une batterie électrique, un semi-conducteur reste chargé dans l'obscurité pendant des heures, voire des jours, et l'énergie stockée dans un semi-conducteur photochargé peut être utilisée à la demande à diverses fins : "La base de données pourrait aider à trouver les bons semi-conducteurs beaucoup plus rapidement", explique M. Savateev.

Les semi-conducteurs photo-chargeables ne servent pas seulement à convertir la lumière solaire pour charger les smartphones. Les laboratoires de recherche du monde entier utilisent ces matériaux au lieu d'éléments rares et de réactifs coûteux pour obtenir des composés organiques à valeur ajoutée. Les chimistes organiques et les spécialistes des matériaux peuvent utiliser la base de données en ligne sur les matériaux photochargés pour leurs recherches afin de sélectionner le matériau semi-conducteur le plus approprié. Divers filtres peuvent être appliqués pour mettre en évidence les points de données souhaités en fonction d'un critère spécifique. D'ores et déjà, certaines tendances entre la structure des matériaux semi-conducteurs et leur aptitude à la photocharge peuvent être déduites des propriétés compilées dans la base de données. Ces dépendances sont disponibles dans l'article en accès libre publié dans "Advanced Energy Materials".

À propos de la base de données

Cette revue résume et quantifie les données expérimentales recueillies au cours de 40 années de recherche. La concentration spécifique maximale d'électrons stockés dans 1 g d'un semi-conducteur, le nombre moyen maximal d'électrons stockés par particule de semi-conducteur, le taux initial de photocharge et le taux initial de décharge sont calculés pour six classes de matériaux semi-conducteurs : Ti, Zn, Cd, In, W et nitrures de carbone graphitique. La dépendance de ces paramètres à l'égard de la surface spécifique du matériau, du volume des particules et d'autres propriétés est analysée et des tendances sont dégagées. Une base de données publique de matériaux photochargés a été créée pour faciliter la conception de matériaux performants ayant une fonction de photochargement, leur application comme réducteurs rechargeables dans la synthèse organique et le développement de dispositifs.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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