Dans l’espoir d’atteindre la neutralité carbone d’ici à 2050, de nombreux pays s’efforcent de développer des solutions écologiques pour décarboner le secteur énergétique. En Chine, une équipe de chercheurs de l’USTC a récemment publié dans l’édition internationale de la revue Angewandte Chemie une étude portant sur le développement d’une batterie électrochimique à hydrogène révolutionnaire. Celle-ci promet une densité énergétique élevée ainsi qu’une tension de fonctionnement supérieure à celle des batteries nickel-hydrogène actuelles qui utilisent principalement de l’hydrogène comme cathode. Pour parvenir à de tels résultats, l’équipe chinoise a opté pour une conception impliquant l’utilisation d’une anode à base d’hydrogène gazeux.
Un RTE impressionnant
Le processus de développement de la batterie a impliqué la création d’un prototype de type lithium-hydrogène (Li-H). Ce dernier comprend une anode en lithium métal, un électrolyte solide et une couche de diffusion de gaz recouverte de platine en guise de cathode. En s’appuyant sur cette conception, les scientifiques de l’Université des sciences et technologies de Chine ont atteint une densité d’énergie théorique de 2825 Wh/kg ainsi qu’une tension d’environ 3 volts. Ce qui est également intéressant, c’est que le rendement aller-retour (RTE) a été de 99,7 %. Cela assure une fiabilité élevée dans la mesure où la dissipation thermique reste faible pendant les cycles de charge-décharge.
Une variante sans anode lithium-métal
En dépit de ces résultats déjà très prometteurs, les universitaires ont développé une variante de leur accumulateur Li-H qui ne comporte pas d’anode à base de lithium métal. Celle-ci met en œuvre à la place un processus qui favorise le dépôt de lithium pendant le cycle de charge. À noter que ledit dépôt est rendu possible par la présence de sels de lithium dans la composition de la batterie. En plus d’avoir présenté les mêmes avantages que le modèle doté d’une anode en lithium-métal, la nouvelle conception a permis d’optimiser le placage et le déplacage du lithium. Tout cela s’est traduit par une meilleure efficacité coulombienne, soit de 98,8 %.
Des simulations informatiques
Par ailleurs, la nouvelle variante a fait preuve d’une stabilité exceptionnelle même si la concentration d’hydrogène a été réduite. D’après les scientifiques, cette baisse de la dépendance au H2 permet d’éviter l’utilisation d’hydrogène à haute pression. À noter que pour parvenir à ces prouesses, les scientifiques chinois ont également mis en œuvre des simulations informatiques, dont la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) qui est une modélisation mécanique quantique computationnelle. Ils prévoient une utilisation de leur batterie à hydrogène révolutionnaire dans le domaine énergétique, notamment pour le stockage de l’électricité produite par les panneaux solaires et les éoliennes. Cette technologie pourrait aussi contribuer à l’essor des moyens de transport électriques. Plus d’infos : onlinelibrary.wiley.com. Que pensez-vous de cette technologie ? Je vous invite à partager votre avis, vos remarques ou nous signaler une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .
