Des matériaux anciens pour le système de stockage de l’électricité de demain ?

Un condensateur / Illustration : Getty.

L’innovation se cache parfois où on ne l’attend pas. Cette fois, dans des matériaux connus depuis la nuit des temps. Assemblés astucieusement, ils forment un système particulièrement efficace de stockage de l’électricité renouvelable.

Trouver des solutions pour le stockage des énergies renouvelables intermittentes. C’est l’un des défis de notre transition énergétique. Et des chercheurs du prestigieux Massachusetts Institute of Technology (MIT, États-Unis) pourraient bien avoir fait une découverte majeure en la matière. Avec des matériaux anciens — du ciment, du noir de carbone et de l’eau —, ils ont mis au point un supercondensateur innovant.

Stocker beaucoup d’électricité dans un volume réduit

Un supercondensateur, vous l’aurez deviné, ce n’est rien d’autre qu’un condensateur qui peut stocker des charges importantes. Deux plaques conductrices immergées dans un électrolyte et séparées d’une membrane et le tour est joué. Le système se charge par concentration des ions positifs sur la plaque chargée négativement. Et vice versa. Avec un courant qui peut, au besoin, être restitué très rapidement.

La quantité d’énergie qu’un condensateur peut stocker dépend de la surface des plaques conductrices. C’est donc sur ce point-là que les chercheurs du MIT ont travaillé. En mélangeant du noir de carbone — un élément particulièrement conducteur que l’on trouve dans les suies —, du ciment et de l’eau, ils ont obtenu un matériau avec une surface interne extrêmement élevée pour un volume restreint. Grâce à la structure de type fractale que forment naturellement ces trois éléments.

« À partir de deux matériaux vieux comme le monde, nous avons obtenu un nanocomposite conducteur innovant. C’est tout simplement fascinant », commentent les chercheurs dans un communiqué du MIT. Fascinant et intéressant. Parce que cela ouvre la porte à une alternative aux batteries bien moins couteuse.

Un système de stockage de l’électricité qui s’adapte aux besoins

Les chercheurs ont pu prouver le principe de ce supercondensateur sur des systèmes de la taille d’une pile bouton : 1 centimètre de diamètre pour 1 millimètre d’épaisseur avec la possibilité de les charger à 1 volt. Ils travaillent désormais sur un supercondensateur équivalent à une batterie de voiture de 12 volts. Et ils ont déjà prévu de passer à un prototype capable de stocker 10 kWh, soit l’électricité produite par des panneaux solaires photovoltaïques et restituée ensuite pour alimenter une maison au quotidien. Selon leur calcul, un tel supercondensateur tiendrait dans 45 m³ (un cube d’environ 3,5 m de côté) avec une concentration en noir de carbone d’à peine 3 %.

En augmentant cette concentration, les chercheurs assurent qu’il est possible de stocker plus d’énergie dans un même volume. Cela fragilise un peu le ciment, mais cela pourrait rester intéressant pour certaines applications. Ainsi, pour transformer la base d’une éolienne en supercondensateur, la concentration idéale en noir de carbone pourrait monter jusqu’à environ 10 %. Et le mélange pourrait aussi être formulé spécialement pour s’adapter aux besoins d’une route de recharge de véhicules électriques. Des besoins de charge et de décharge particulièrement rapides si l’on veut que le système fonctionne alors que les voitures circulent dessus.

À lire aussi Les 3 plus grands sites de stockage d’électricité du monde