Le supercondensateur, qui ressemble à une batterie rechargeable, a la taille d’une pièce de 25 cents et est fabriqué en partie à partir de matériaux durables, notamment des coquilles de noix de coco et de l’eau de mer. Conçu par des chercheurs de l’université de Cambridge, le supercondensateur pourrait contribuer à alimenter les technologies de capture et de stockage du carbone à un coût bien moindre. Crédit : Gabriella Bocchetti
Des chercheurs ont mis au point un dispositif peu coûteux capable de capter sélectivement le dioxyde de carbone gazeux pendant qu’il se charge. Ensuite, lorsqu’il se décharge, le CO2 peut être libéré de manière contrôlée et collecté pour être réutilisé ou éliminé de manière responsable.
Le dispositif de supercondensateur, qui est similaire à une batterie rechargeable, a la taille d’une pièce de 25 cents et est fabriqué en partie à partir de matériaux durables, notamment des coquilles de noix de coco et de l’eau de mer.
“Nous avons découvert qu’en alternant lentement le courant entre les plaques, nous pouvons capturer deux fois plus de CO2 qu’auparavant.” – Dr. Alexander Forse
Conçu par des scientifiques de l’université de Cambridge, le supercondensateur pourrait contribuer à alimenter les technologies de capture et de stockage du carbone à un coût bien moindre. Chaque année, environ 35 milliards de tonnes de CO2 sont libérées dans l’atmosphère. Il est urgent de trouver des solutions pour éliminer ces émissions et lutter contre la crise climatique. Les technologies actuelles de capture du carbone les plus avancées sont assez coûteuses et nécessitent de grandes quantités d’énergie.
Le supercondensateur est constitué de deux électrodes de charge positive et négative. Dans le cadre de travaux dirigés par Trevor Binford alors qu’il terminait sa maîtrise à Cambridge, l’équipe a essayé d’alterner une tension négative et une tension positive pour prolonger le temps de charge des expériences précédentes. Cela a amélioré la capacité du supercondensateur à capturer le carbone.
Un supercondensateur est similaire à une batterie rechargeable, mais la principale différence réside dans la manière dont les deux dispositifs stockent la charge. Une batterie utilise des réactions chimiques pour stocker et libérer la charge, alors qu’un supercondensateur ne repose pas sur des réactions chimiques. Au lieu de cela, il s’appuie sur le mouvement des électrons entre les électrodes. Il met donc plus de temps à se dégrader et a une durée de vie plus longue. Crédit : Gabriella Bocchetti
“Nous avons découvert qu’en alternant lentement le courant entre les plaques, nous pouvons capturer deux fois plus de CO2 qu’auparavant”, a déclaré le Dr Alexander Forse du département de chimie Yusuf Hamied de Cambridge, qui a dirigé les recherches.
“Le processus de charge-décharge de notre supercondensateur utilise potentiellement moins d’énergie que le processus de chauffage aux amines utilisé actuellement dans l’industrie”, a déclaré Forse. “Nos prochaines questions consisteront à étudier les mécanismes précis de la capture du CO2 et à les améliorer. Il s’agira ensuite de passer à l’échelle supérieure.”
Les résultats ont été publiés le 19 mai 2022 dans la revue. Nanoscale.
Un supercondensateur est similaire à une batterie rechargeable, mais la principale différence réside dans la manière dont les deux dispositifs stockent la charge. Une batterie utilise des réactions chimiques pour stocker et libérer la charge, alors qu’un supercondensateur ne repose pas sur des réactions chimiques. Au lieu de cela, il s’appuie sur le mouvement des électrons entre les électrodes, de sorte qu’il met plus de temps à se dégrader et a une durée de vie plus longue.
Les chercheurs ont mis au point un dispositif à faible coût qui peut capturer sélectivement le gaz carbonique pendant qu’il se charge. Ensuite, lorsqu’il se décharge, le CO2 peut être libéré de manière contrôlée et collecté pour être réutilisé ou éliminé de manière responsable. Crédit : Gabriella Bocchetti
“Le compromis est que les supercondensateurs ne peuvent pas stocker autant de charge que les batteries, mais pour quelque chose comme la capture du carbone, nous donnerions la priorité à la durabilité”, a déclaré la co-auteure Grace Mapstone. “Le plus intéressant est que les matériaux utilisés pour fabriquer les supercondensateurs sont bon marché et abondants. Les électrodes sont faites de carbone, qui provient de déchets de coquilles de noix de coco.
“Nous voulons utiliser des matériaux inertes, qui ne nuisent pas à l’environnement et dont nous devons nous débarrasser moins souvent. Par exemple, le CO2 se dissout dans un électrolyte à base d’eau, qui est essentiellement de l’eau de mer.”
Cependant, ce supercondensateur n’absorbe pas le CO2 spontanément : il doit être en charge pour aspirer le CO2. Lorsque les électrodes se chargent, la plaque négative aspire le gaz CO2, tout en ignorant les autres émissions, telles que l’oxygène, l’azote et l’eau, qui ne contribuent pas au changement climatique. Grâce à cette méthode, le supercondensateur capte le carbone et stocke l’énergie.
Le Dr. Israel Temprano, co-auteur de l’article, a contribué à la rédaction de l’article.en développant une technique d’analyse des gaz pour le dispositif. Cette technique utilise un capteur de pression qui réagit aux changements d’adsorption des gaz dans le dispositif électrochimique. Les résultats de la contribution de M. Temprano permettent d’affiner le mécanisme précis en jeu à l’intérieur du supercondensateur lorsque le CO2 est absorbé et libéré. La compréhension de ces mécanismes, des pertes possibles et des voies de dégradation est essentielle avant que le supercondensateur puisse être mis à l’échelle.
“Ce domaine de recherche est très récent et le mécanisme précis qui fonctionne à l’intérieur du supercondensateur n’est pas encore connu”, a déclaré M. Temprano.
Référence : “Enhancing the capacity of supercapacitive swing adsorption CO2 capture by tuning charging protocols” par Trevor B Binford, Grace Mapstone, Israel Temprano et Alexander C. Forse, 19 mai 2022, Nanoscale.
DOI : 10.1039/D2NR00748G
La recherche a été financée par une bourse Future Leaders Fellowship accordée au Dr Forse, un programme de recherche et d’innovation du Royaume-Uni visant à développer la prochaine vague de recherche et d’innovation de classe mondiale.
