Batterie rechargeable à double usage
Une batterie hybride stocke l'électricité tout en produisant des produits chimiques précieux
Les batteries rechargeables stockent l'électricité dans les matériaux de leurs électrodes, tandis que les batteries à flux redox utilisent des produits chimiques stockés dans des réservoirs fixés aux électrodes. Les chercheurs ont maintenant mis au point un système de batterie basé sur une cellule hybride, qui non seulement stocke et fournit de l'électricité, mais produit également des produits chimiques précieux dans un système d'écoulement. Pendant son fonctionnement, la batterie furfural-hydroxyde de nickel convertit le furfural moléculaire dérivé de la biomasse en alcool furfurylique ou en acide furoïque.
© Wiley-VCH
Le furfural est une petite molécule formée à partir de sucres pentoses communs dans la biomasse agricole, et il est considéré comme une importante plate-forme chimique à partir de laquelle un certain nombre d'intermédiaires peuvent être obtenus pour diverses applications. Il peut être oxydé en acide furoïque, un conservateur alimentaire et un intermédiaire dans la synthèse de produits pharmaceutiques et de parfums. Lorsqu'il est réduit, le furfural est converti en alcool furfurylique, un précurseur de résines, d'arômes et de médicaments. Haohong Duan et une équipe de chercheurs de l'université Tsinghua de Pékin, en Chine, ont maintenant réussi à obtenir ces deux produits chimiques à valeur ajoutée pendant le fonctionnement d'une batterie à flux hybride, augmentant ainsi la rentabilité du système de batterie.
Lorsqu'elles sont chargées, les batteries rechargeables standard stockent l'électricité dans leurs électrodes et l'injectent dans un circuit lorsqu'elles se déchargent. Un autre type de batterie, les batteries à flux redox, stocke l'électricité dans des produits chimiques, les produits chimiques passant d'un état à l'autre et restant dans la batterie. En combinant ces deux concepts, les chercheurs ont cherché à déterminer dans quelle mesure ces batteries sont capables de produire des produits chimiques supplémentaires tout en stockant ou en fournissant de l'énergie.
Une percée a été réalisée sous la forme d'un catalyseur métallique bifonctionnel pour l'anode. Composé d'un alliage rhodium-cuivre à un seul atome, ce catalyseur a converti en douceur le furfural contenant de l'électrolyte en alcool furfurylique lorsque la batterie était chargée, tandis que de l'acide furoïque se formait lorsque la batterie était déchargée. Pour la cathode, les chercheurs ont identifié un matériau d'hydroxyde de nickel dopé au cobalt, similaire aux matériaux de cathode utilisés dans les piles traditionnelles au nickel-zinc ou à l'hydrure métallique de nickel.
Cet assemblage a permis de créer un véritable système de batterie à double usage : après avoir été chargées (à l'aide d'une cellule solaire), quatre batteries hybrides connectées en série ont pu faire fonctionner divers appareils, notamment des lampes LED et des téléphones intelligents, tout en produisant continuellement de l'alcool furfurylique et de l'acide furoïque pendant le cycle de la batterie, ces produits chimiques étant évacués à l'aide d'un système d'écoulement.
Les auteurs ont constaté que la nouvelle batterie hybride est comparable à un certain nombre de batteries courantes en termes de densité d'énergie et de puissance, mais qu'elle fournit à la fois de l'énergie et des produits chimiques à valeur ajoutée. En stockant 1 kWh d'énergie, 0,7 kg d'alcool furfurylique est produit, et 1 kg d'acide furoïque est produit lorsque le système fournit une puissance de 0,5 kWh (ce qui permet de faire fonctionner un réfrigérateur pendant quelques heures). Cependant, le système est continuellement alimenté en furfural et les produits doivent être séparés de l'électrolyte.
Le concept hybride de l'équipe est un pas vers l'amélioration de la durabilité et de la rentabilité des batteries rechargeables, mais il est encore nécessaire de développer davantage le concept.
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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