Papillon sur panneau solaire. Crédit photo: Takver (cc 2.0)

Une batterie fabriquée avec de l'urée, que l'on trouve couramment dans les engrais et les urines de mammifères, pourrait constituer une façon économique de stocker l'énergie produite par l'énergie solaire ou d'autres formes d'énergie renouvelable pour la consommation pendant les heures creuses.

La batterie est ininflammable et contient des électrodes en aluminium et en graphite. L'ingrédient principal de son électrolyte, l'urée, est déjà produit industriellement par la tonne pour les engrais végétaux.

«Vous avez donc essentiellement une batterie fabriquée avec certains des matériaux les moins chers et les plus abondants que l’on puisse trouver sur Terre. Et les performances sont bonnes », déclare Hongjie Dai, professeur de chimie à l'université de Stanford. "Qui aurait pensé que vous pouviez prendre du graphite, de l'aluminium, de l'urée et créer une batterie capable de fonctionner pendant une période assez longue?"

Dans 2015, le laboratoire de Dai a été le premier à fabriquer une batterie rechargeable en aluminium. Ce système chargé en moins d'une minute et a duré des milliers de cycles de charge-décharge. Le laboratoire a collaboré avec l'Institut de recherche en technologie industrielle de Taiwan (ITRI) pour alimenter une moto avec cette version plus ancienne, qui avait un inconvénient majeur: il s'agissait d'un électrolyte coûteux.

La nouvelle version comprend un électrolyte à base d'urée et est environ 100 fois moins cher que le modèle 2015, avec une plus grande efficacité et un temps de charge de minutes 45. C'est la première fois que l'urée est utilisée dans une batterie.

La différence de coût entre les deux batteries, dit Dai, est «comme la nuit et le jour». Les résultats apparaissent dans le Actes de l'Académie nationale des sciences.

Contrairement à l'énergie dérivée des combustibles fossiles, l'énergie solaire ne peut être exploitée que lorsque le soleil brille. Un panneau solaire pompe de l'énergie dans le réseau électrique pendant la journée. Si cette énergie n'est pas consommée tout de suite, elle est perdue sous forme de chaleur.

Au fur et à mesure que la demande pour les technologies renouvelables augmente, il en va de même de la nécessité de disposer de batteries bon marché et efficaces pour stocker l'énergie nécessaire à la libération la nuit. Les batteries d'aujourd'hui, comme les batteries au lithium-ion ou au plomb, sont coûteuses et ont une durée de vie limitée.

La nouvelle batterie pourrait fournir une solution au problème de stockage de la grille, explique le candidat au doctorat Michael Angell. "Ce n'est pas cher. C'est efficace. Le stockage sur grille est l'objectif principal. "

Le stockage sur grille est également l'objectif le plus réaliste, en raison du faible coût, de la haute efficacité et de la longue durée de vie de la batterie, explique Angell. Un type d'efficacité, appelé efficacité coulombienne, est une mesure de la quantité de charge qui sort de la batterie par unité de charge qu'elle prend pendant la charge. L'efficacité Coulombic pour cette batterie est élevée-99.7 pour cent.

Bien qu'éfficaces, les batteries lithium-ion que l'on retrouve généralement dans les petits appareils électroniques et autres appareils peuvent être inflammables. En revanche, la batterie d'urée est inflammable et donc moins risquée.

«Je me sentirais en sécurité si ma batterie de secours dans ma maison était faite d'urée avec peu de chance de provoquer un incendie», dit Dai.

Pour répondre aux exigences du stockage en réseau, une batterie commerciale devra durer au moins dix ans. En étudiant les processus chimiques à l'intérieur de la batterie, Angell espère prolonger sa durée de vie.

Les perspectives sont prometteuses. En laboratoire, ces batteries à base d'urée à base d'aluminium peuvent subir des cycles de charge 1,500 avec un temps de charge 45-minute.

«Avec cette batterie, le rêve est que l'énergie solaire soit stockée dans tous les bâtiments et toutes les maisons», dit Dai. "Peut-être que cela va changer la vie quotidienne. Nous ne savons pas. "

Les brevets de la batterie ont été concédés sous licence à AB Systems, fondée par Dai. Une version commerciale est actuellement en développement.

Source de l'article

Jackie Flynn pour L'Université de Stanford

Le ministère de l'Énergie des États-Unis, le plan Global Networking Talent 3.0, le ministère de l'Éducation de Taiwan et le projet Taishan Scholar ont financé le travail.

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