Un système de stockage de l’électricité qui «respire»

Basée sur la technologie des batteries à flux, cet accumulateur utilise une anode liquide (anolyte) à base de polysulfures qui contient des ions lithium ou des ions sodium et une cathode liquide (catholyte) constituée d’une solution saline oxygénée.

Une des particularités de cet accumulateur, c’est que ce n’est pas le même ion qui est impliqué dans la réaction d’oxydation et dans la réaction de réduction. En effet, lors de la décharge, l’anolyte libère des électrons dans un circuit extérieur et les ions lithium ou sodium voyagent vers la catholyte. Pour maintenir l’électroneutralité, la catholyte absorbe de l’oxygène de l’extérieur, créant des ions hydroxyde (OH-).

Lors de la charge, l’oxygène est expulsé et des ions hydrogène (H+) sont créés redonnant des électrons à la solution de l’anode à travers le circuit extérieur (voir schéma). On voit donc que l’équilibre des charges est assuré par une aspiration /rejet d’oxygène qui vient de l’extérieur du système, comme dans une respiration à base d’oxygène.

Un système low-cost

En réalité, cette utilisation de l’oxygène de l’air était déjà connue pour des accumulateurs lithium-air. Et le couple à forte densité massique d’énergie lithium-sulfure est déjà à l’étude dans d’autres systèmes. L’accumulateur proposé par ces chercheurs allie les deux dans un système à flux, original et surtout très peu coûteux. D’autant plus si on réussit à remplacer les ions lithium par des ions sodium. Les chercheurs affirment dans leur article que leur solution ferait drastiquement baisser le prix du stockage et qu’il pourrait facilement baisser de 100$ pour 1kWh actuellement à 20$/kWh.

Le prototype est pour l’instant de la taille d’une tasse à café mais à priori assez facilement industrialisable dans des systèmes plus grands. Cette solution de stockage de l’énergie semble adaptée pour stocker de l’énergie sur des réseaux d’électricité dont la source est intermittente comme les réseaux d’énergie renouvelable photovoltaïques ou éoliens. Il répond en effet parfaitement à trois obstacles actuellement rencontré pour le stockage intermittent de l’électricité :

• l’encombrement des STEP (stations de transfert d’énergie par pompage) qui utilisent l’énergie hydraulique entre deux bassins d’eau situés à des altitudes différentes et qui ne peuvent être installés partout.
• Le coût des solutions alternatives aux STEP comme les autres batteries à flux qui utilisent des produits chimiques rares et coûteux.
• la sécurité environnementale et humaine car les produits utilisés jusqu’à maintenant sont généralement stockés dans des milieux acides et corrosifs.

Le prototype inventé par les chercheurs du MIT vient s’ajouter aux autres solutions telles que celles en cours de développement industriel à base d’électrolytes organiques pour rendre la production d’électricité par des énergies renouvelables plus rentable, plus souple et plus écologique.

Sophie Hoguin