Les diamants pourraient être la solution pour fabriquer des piles plus efficaces, plus sûres et moins chères. (Image : Capture d’écran / YouTube)
Le stockage de l’énergie est l’un des défis technologiques majeurs auxquels les scientifiques font face actuellement.
Comment rendre les piles plus efficaces, plus sûres et moins chères ? C’est une question qui pousse les scientifiques à explorer une myriade de possibilités. Des chercheurs de l’université de technologie du Queensland (QUT) en Australie, ont récemment indiqué que les diamants pourraient être une solution d’avenir au stockage de l’énergie.
Les solutions de stockage des diamants
Dans leur étude, les chercheurs ont réussi à modéliser les capacités de stockage et de libération d’énergie mécanique d’un faisceau de nanofils de diamant (DNT). Il s’agit d’un ensemble de fils de carbone unidimensionnels extrêmement fins qui stockent l’énergie lorsqu’ils sont étirés ou tordus.
« Comparativement au principe d’un ressort ou d’un jouet à remonter pour les enfants, l’énergie peut être libérée lorsque le faisceau torsadé se déroule... Si vous parvenez à fabriquer un système pour contrôler l’énergie fournie par le faisceau de nanofils, ce serait une solution de stockage de l’énergie plus sûre et plus stable qui pourrait convenir à de nombreuses applications », a déclaré dans un communiqué le Chercheur Haifei Zhan.
Le nouveau modèle de DNT pourrait être utilisé comme une alimentation électrique à micro-échelle pour des choses comme la petite robotique, les systèmes de détection biomédicale, etc. Les solutions de batteries standar comme les batteries lithium-ion sont des dispositifs de stockage chimique qui utilisent des réactions électrochimiques afin de stocker et de libérer de l’énergie. Ils comportent généralement un risque beaucoup plus élevé que les systèmes d’énergie mécanique, comme l’ont démontré les chercheurs de la QUT.
Les chercheurs pensent que le modèle de nanofil de diamant pourrait être utilisé comme alimentation électrique à une échelle microscopique, pour des choses comme la petite robotique et les systèmes de détection biomédicale. (Image : Capture d’écran / YouTube)
Par exemple, lorsque les températures sont trop élevées, les systèmes de stockage de produits chimiques peuvent exploser. À des températures plus basses, ils deviennent insensibles. En cas de défaillance, des fuites apparaissent, source potentielle d’une pollution chimique. Comme les systèmes de stockage d’énergie mécanique ne présentent pas ces risques, ils sont mieux adaptés à une utilisation dans des dispositifs intégrés au corps humain.
En décembre dernier, on a appris que des chercheurs de Tokyo avaient fait des expériences avec des nano-diamants dopés au bore comme électrodes dans des supercondensateurs. Ces diamants présentent apparemment une large gamme de possibilités, ce qui signifie qu’un dispositif de stockage de haute énergie pourrait rester stable pendant un certain temps. Dans leurs expériences, les scientifiques ont découvert que ces électrodes permettaient non seulement d’obtenir des densités de puissance et une énergie plus élevées pour les supercondensateurs, mais qu’elles restaient stables même après 10 000 cycles de charge et de décharge.
La technologie des batteries du futur
Outre les piles à base de diamant, plusieurs technologies prometteuses sont actuellement à l’étude. L’une d’entre elles est celle des piles à semi-conducteurs. Dans les batteries au lithium-ion, qui sont l’une des plus utilisées au monde, les ions passent d’une électrode à l’autre par un électrolyte liquide. Mais dans les piles à l’état solide, un composé solide le remplace. Le plus grand avantage de la pile est l’immense sécurité qu’elle présente. De plus, elle permet de fabriquer des piles plus denses et plus légères qui ont une meilleure durée de vie. Comme les batteries peuvent avoir un rapport puissance/poids élevé, elles sont idéales pour une utilisation dans les véhicules électriques.
Actuellement, les batteries au lithium-ion sont l’un des types de batteries les plus utilisés dans le monde. (Image : Capture d’écran / YouTube)
La technologie que représentent les piles à protons est également à l’étude. L’année dernière, une équipe de chercheurs de l’université RMIT en Australie a signalé la faisabilité technique d’une telle batterie pour la toute première fois. Pour l’électrode, la batterie s’est servie du charbon actif car sa structure est stable pour le stockage de l’hydrogène. Outre le platine utilisé comme catalyseur, ces batteries utilisent des matériaux largement répandus et bon marché. Les chercheurs ont précisé que la pile sera disponible sur le marché dans 5 à 10 ans, ce qui signifie que la commercialisation de cette nouvelle technologie n’est pas encore pour demain.
