Le développement de nouveaux matériaux nanoporeux de grande surface spécifique permet aujourd’hui l’essor de nouveaux modes de stockage d’énergie. Ainsi, l’adsorption de gaz au sein de matériaux nanoporeux ouvre de nouvelles perspectives aussi bien pour le stockage d’énergie chimique, par fixation réversible d’une espèce telle que l’hydrogène, que pour le stockage d’énergie thermique associée à la chaleur d’adsorption exothermique et de désorption endothermique. Dans ce contexte, les systèmes nanoporeux lyophobes tirent profit des matériaux nanoporeux pour le stockage d’énergie mécanique. L’énergie est stockée par intrusion forcée d’un liquide non mouillant dans un matériau nanoporeux et restituée par expulsion spontanée du liquide sous pression hors des pores. Cette approche originale permet de convertir de l’énergie hydraulique en énergie interfaciale de manière directe et réversible. La pression est fixée par le couple liquide/nanoporeux employé et s’avère peu dépendante à la fois du taux de remplissage de la matrice en liquide et de la durée de l’intrusion ou de l’extrusion. Ces systèmes permettent ainsi un transfert rapide d’énergie avec une densité de puissance plus d’un ordre de grandeur supérieure à celle des solutions de stockage actuelles.
Après avoir précisé le principe de fonctionnement des systèmes nanoporeux lyophobes, seront détaillées les caractéristiques des matériaux nanoporeux employés pour les réaliser. L’article vise ensuite à présenter le potentiel de ces nouveaux systèmes pour le stockage et la conversion d’énergie en les plaçant en regard des solutions de stockage d’énergie disponibles à ce jour. Les mécanismes physiques à l’œuvre au sein des nanopores, à l’origine du comportement spécifique des systèmes nanoporeux lyophobes, sont alors abordés. L’article dresse pour finir un panorama des défis à relever en vue du développement de ces systèmes.
Points clés
Domaine : Technique pour le stockage et la conversion d’énergie
Degré de diffusion de la technologie : Émergence
Technologie impliquée : Technologie des systèmes hydrauliques
Domaine d’application : Actionneurs, stockage d’énergie à haute densité de puissance, récupération d’énergie au freinage
Principaux acteurs français : Université Blaise Pascal, Université Grenoble-Alpes, Université de Haute-Alsace.
Autres acteurs dans le monde : National University of Ukraine, Fukuoka Institute of Technology, University of California San Diego
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