Vers un monde équitable et durable

Qu'est-ce qui s'oppose donc à ce que notre production d'énergie soit orientée vers ces sources durables ? Et pourquoi le monde ne s'est-il pas déjà tourné vers les énergies renouvelables ?

L'un des problèmes que pose le passage de la production d'énergie au soleil et au vent est leur irrégularité : le vent se lève ou se couche. Le soleil se lève et se couche, ou bien il est obscurci par les nuages. À certains moments, la production d'énergie à l'aide de ces sources est efficace, mais à d'autres, la production baisse alors que la consommation ne baisse pas. Une centrale électrique qui ne fournit de l'électricité que pendant la journée, par exemple, ne peut pas répondre aux besoins d'une population. Par conséquent, l'énergie doit être produite quand elle peut l'être et stockée pour être libérée quand elle est nécessaire. Ainsi, une centrale solaire devrait charger de grosses batteries pendant la journée, pour les utiliser pendant la nuit. Des batteries d'une telle envergure sont toutefois très coûteuses, tant en termes de coûts initiaux que d'entretien.

Pour comprendre pourquoi les batteries sont si chères, il faut examiner de plus près leur fonctionnement. Pour un usage commercial, on utilise des batteries de flux. Elles diffèrent des piles sèches (couramment utilisées dans les appareils domestiques) et des piles au citron (familières dans les expériences scolaires) dans la mesure où les deux électrolytes (liquides contenant des particules dissoutes chargées positivement et négativement) ne sont pas statiques, mais pompés dans le système. Une membrane sélective séparant les deux liquides empêche l'autodécharge. Les produits chimiques en interaction sur deux contre-électrodes produisent le courant électrique.

La membrane est malheureusement l'élément le plus coûteux de la pile. Son prix représente jusqu'à 40 % du coût initial de la pile. En outre, la membrane nécessite un entretien et doit être remplacée en permanence en raison de son usure. Les électrolytes, en revanche, peuvent durer 20 ans ou plus. Réduire le prix de la membrane, ou trouver un moyen de l'éliminer, permettrait d'améliorer considérablement la rentabilité de l'énergie durable.

C'est exactement ce que Lihi Amit, étudiante en master au Technion, a entrepris de réaliser, sous la supervision du Professeur Matthew Suss, de la Faculté de Génie Mécanique du Technion, dans le cadre du programme énergétique du Technion Nancy et Stephen Grand, et en collaboration avec Danny Naar, le Dr Robert Gloukhovski et le Dr Gerardo Jose la O' de Primus Power Inc. Leur récent article paru dans ChemSusChem a fait la couverture de la revue.

L'approche des chercheurs consistait à éliminer entière ment la membrane. Si les deux électrolytes pouvaient s'écouler ensemble sans se mélanger, de la même manière que l'huile et l'eau peuvent partager un récipient sans se mélanger, et interagir l'un avec l'autre uniquement de manière contrôlée pour produire un courant électrique, la nécessité de la membrane serait éliminée. L'équipe a construit une pile à flux en utilisant du brome et du zinc - des matériaux bon marché et facilement disponibles - et a utilisé un agent complexant non breveté. L'agent complexant a piégé le brome dans des gouttelettes en forme de bulles, produisant un effet huile et eau, et ne libérant que la quantité de brome nécessaire à tout moment pour maintenir le courant électrique. En fait, la membrane coûteuse de la batterie a été remplacée par la membrane fluide et bon marché de chaque gouttelette individuelle.

L'étude a prouvé la faisabilité de cette nouvelle approche des piles à flux et a caractérisé ses performances - une étape nécessaire sur la voie de l'utilisation commerciale. On peut espérer qu'à l'avenir, les batteries à écoulement sans membrane et bon marché permettront l'utilisation généralisée de sources d'énergie durables mais inconstantes.

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