Des chercheurs de l’Advanced Technology Institute (ATI) de l’Université de Surrey et de l’Université de São Paulo ont mis au point une nouvelle technique d’analyse qui aidera les scientifiques à améliorer le stockage des énergies renouvelables en fabriquant de meilleurs supercondensateurs. La nouvelle approche de l’équipe permet aux chercheurs d’étudier le comportement interconnecté complexe des électrodes de supercondensateurs constituées de couches de différents matériaux.
L’amélioration du stockage de l’énergie est vitale si les pays veulent atteindre leurs objectifs de réduction des émissions de carbone. L’imprévisibilité inhérente de l’énergie solaire et éolienne signifie qu’un stockage efficace est nécessaire pour assurer la cohérence de l’approvisionnement, et les supercondensateurs sont considérés comme une partie importante de la solution.
Les supercondensateurs pourraient également être la solution pour recharger les véhicules électriques beaucoup plus rapidement qu’avec des batteries lithium-ion. Cependant, un développement plus poussé des supercondensateurs est nécessaire pour leur permettre de stocker efficacement suffisamment d’électricité.
Article évalué par des pairs de Surrey, publié dans la revue Electrochimica Acta, explique comment l’équipe de recherche a utilisé un matériau polymère bon marché appelé polyaniline (PANI), qui stocke l’énergie grâce à un mécanisme appelé pseudocapacité. Le PANI est conducteur et peut être utilisé comme électrode dans un dispositif à supercondensateur, stockant la charge en piégeant les ions. Pour maximiser le stockage d’énergie, les chercheurs ont développé une nouvelle méthode de dépôt d’une fine couche de PANI sur une forêt de nanotubes de carbone conducteurs. Ce matériau composite constitue une excellente électrode supercapacitive, mais le fait qu’il soit composé de différents matériaux rend difficile la séparation et la compréhension complète des processus complexes qui se produisent lors de la charge et de la décharge. C’est un problème dans le domaine du développement de pseudocondensateurs.
Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont adopté une technique connue sous le nom de distribution des temps de relaxation. Cette méthode d’analyse permet aux scientifiques d’examiner des processus complexes d’électrodes pour les séparer et les identifier, ce qui permet d’optimiser les méthodes de fabrication pour maximiser les réactions utiles et réduire les réactions qui endommagent l’électrode. La technique peut également être appliquée aux chercheurs utilisant différents matériaux dans le développement de supercondensateurs et de pseudocondensateurs.
Ash Stott, un étudiant de troisième cycle en recherche à l’Université de Surrey qui était le scientifique principal du projet, a déclaré :
« L’avenir de l’utilisation mondiale de l’énergie dépendra de la production, du stockage et de l’utilisation plus efficace de l’énergie par les consommateurs et l’industrie, et les supercondensateurs seront l’une des technologies de pointe pour le stockage intermittent, la récupération d’énergie et la fourniture de haute puissance. Notre travail contribuera à rendre cela plus efficace.
Le professeur Ravi Silva, directeur de l’ATI et auteur principal, a déclaré :
« Dans la continuité des leaders mondiaux qui se sont engagés à soutenir les énergies vertes lors de la COP26, nos travaux montrent aux chercheurs comment accélérer le développement de matériaux hautes performances destinés à être utilisés comme éléments de stockage d’énergie, élément clé des systèmes solaires ou éoliens. Cette recherche nous rapproche un peu plus d’un avenir énergétique propre et rentable.
Référence : « Exploring the underjacent kinetics of electrodeposited PANI‐CNT composite using distribution of relaxation times » par Ash Stott, Décio B. de Freitas Neto, Jose M. Rosolen, Radu A. Sporea et S.Ravi P. Silva, 30 octobre 2021 , Acte Electrochimica.
DOI : 10.1016 / j.electacta.2021.139501
