Une avancée clé pour le stockage d’énergie propre
La course vers des solutions de stockage d’énergie plus durables franchit une nouvelle étape avec les travaux récents menés par des chercheurs bordelais, en collaboration avec une équipe japonaise. Leurs résultats, publiés dans le Journal of Power Sources, jettent les bases d’une meilleure compréhension des batteries à flux organiques – une technologie prometteuse pour la transition énergétique.
Qu’est-ce qu’une batterie à flux ?
Contrairement aux batteries classiques (comme celles au lithium), les batteries à flux stockent l’énergie dans des liquides électrolytiques qui circulent entre deux réservoirs avant d’être pompés dans une cellule électrochimique où l’énergie chimique se convertit en électricité. Cette architecture permet de séparer capacité de stockage et puissance, rendant ce type de batterie particulièrement intéressant pour des installations de stockage à grande échelle, comme les réseaux électriques ou les systèmes renouvelables.
Historiquement, ces batteries utilisaient des électrolytes inorganiques – souvent à base de métaux lourds comme le vanadium – ce qui pose des contraintes de coût, toxicité et durabilité. C’est pourquoi la communauté scientifique s’intéresse de plus en plus à des alternatives plus sûres et plus respectueuses de l’environnement.
Une solution organique et biocompatible
L’innovation mise en avant par les chercheurs se concentre sur l’utilisation de couples électrochimiques organiques biocompatibles, en particulier le duo méthyl-viologène / 4‑hydroxy-TEMPO (MV / 4‑HO-TEMPO). Ces molécules, plus simples à synthétiser et moins toxiques que les électrolytes traditionnels, ouvrent la voie à des batteries à flux plus durables – tant sur le plan économique qu’environnemental.
Pour optimiser ces nouveaux systèmes, il est essentiel de comprendre précisément comment les réactions se déroulent à l’interface entre l’électrolyte et les électrodes. C’est là qu’intervient l’équipe de recherche de l’Institut de mécanique et d’ingénierie de Bordeaux (I2M, CNRS / Arts et Métiers / Université de Bordeaux), en partenariat avec l’Université de Tokyo.
Une imagerie innovante pour des batteries plus performantes
Les scientifiques ont adapté une technique d’imagerie spectroélectrochimique qui permet de cartographier en détail les variations de concentration et les constantes cinétiques des électrolytes organiques au sein d’une micro-puce. Grâce à un microscope et à une caméra, ils modulent la tension appliquée et filment l’évolution des réactifs, permettant de relier les mesures optiques aux performances électriques réelles.
Ces cartographies offrent des informations précieuses pour ajuster le design des cellules et les conditions de fonctionnement des futurs prototypes. Elles permettent notamment d’identifier rapidement les zones où les réactions sont inefficaces ou où des pertes énergétiques pourraient survenir, accélérant ainsi l’optimisation de ces technologies.
Un pas vers le stockage durable d’énergie renouvelable
Ces travaux démontrent que les batteries à flux organiques ont un réel potentiel pour le stockage d’énergie propre, notamment pour des applications stationnaires liées aux énergies renouvelables. En rendant la mesure des propriétés cinétiques plus précise et plus rapide, la nouvelle approche facilite la conception de systèmes plus efficaces et plus durables.
Bien qu’il reste encore du chemin à parcourir avant une industrialisation à grande échelle, cette recherche constitue une étape clé dans l’optimisation de technologies de stockage plus sûres, moins coûteuses et mieux adaptées aux défis de la transition énergétique.
Source : CNRS
Légende de l’illustration ci-dessus : Principe de la méthode d’imagerie spectroélectrochimique appliquée aux batteries à flux organiques. La modulation en courant alternatif, couplée à l’imagerie microfluidique, permet de relier l’absorbance AC au courant AC et de cartographier les cinétiques électrochimiques du couple MV / 4‑HO-TEMPO en vue d’optimiser le design des cellules.
© Chevalier et al.
