Les batteries au lithium sont une excellente solution pour stocker l'énergie générée par les panneaux solaires ou d'autres sources d'électricité verte. Mais ils sont déchargés assez rapidement, c'est donc une solution à court terme - économiser de l'énergie «pour l'avenir» ne fonctionnera pas. De plus, des installations de stockage très massives sont nécessaires pour stocker de très grandes quantités d'énergie (une telle a été construite par Elon Musk en Australie).
Les experts recherchent une solution adaptée depuis de nombreuses années, mais jusqu'à présent, rien de radical n'a été créé. Cependant, récemment, les piles à combustible qui génèrent de l'énergie, par exemple, de l'hydrogène, sont devenues plus populaires. L'autre jour, il est devenu connu un nouveau type de piles à combustible qui fonctionnent dans deux directions à la fois - elles peuvent produire de l'électricité à partir de méthane ou d'hydrogène, ou elles peuvent consommer de l'énergie et produire du méthane ou de l'hydrogène.
L'efficacité de la cellule est assez élevée: si vous dépensez une certaine quantité d'énergie pour la production de méthane ou d'hydrogène, puis laissez tout aller dans la direction opposée, vous pouvez obtenir 75% de l'électricité dépensée plus tôt. En principe, très bien.
Limitations
Les batteries, comme mentionné ci-dessus, ne sont pas trop bonnes pour les approvisionnements électriques à long terme.
D'autres inconvénients sont la vitesse de recharge lente et le coût élevé. Une bonne solution peut être des piles qui coulent, qui sont de plus en plus utilisées.
Une batterie fluide (redox) est un dispositif de stockage d'énergie électrique qui est un croisement entre une batterie conventionnelle et une pile à combustible. Un électrolyte liquide, constitué d'une solution de sels métalliques, est pompé à travers le noyau, qui se compose d'une électrode positive et négative, séparées par une membrane. L'échange d'ions qui se produit entre la cathode et l'anode conduit à la génération d'électricité.
Mais les batteries rechargeables instantanées ne sont pas aussi efficaces que les batteries traditionnelles, mais l'électrolyte qui y est utilisé est généralement toxique ou provoque de la corrosion (et parfois les deux).
Une alternative au stockage de l'énergie pendant une longue période consiste à transformer l'excédent d'électricité en carburant. Mais tout n'est pas si simple ici, les schémas habituels de conversion d'énergie en carburant sont suffisamment énergivores, de sorte que l'efficacité du système ne sera jamais élevée. De plus, les catalyseurs de réaction sont généralement coûteux.
Un moyen de réduire les coûts consiste à utiliser une pile à combustible réversible (inversée). En principe, ils ne sont pas nouveaux. Lorsqu'elles travaillent vers l'avant, les piles à combustible prennent l'hydrogène ou le méthane comme combustible et produisent de l'électricité. Travaillant en sens inverse, ils génèrent du carburant en consommant de l'électricité.
Les piles à combustible juste réversibles sont idéales pour le stockage d'énergie à long terme, ainsi que pour la production de méthane ou d'hydrogène là où elles sont nécessaires.
Pourquoi ne sont-ils pas encore utilisés universellement? Parce qu'en théorie, tout a l'air bien, mais dans la pratique, il y a des difficultés insurmontables. Premièrement, de nombreux éléments de ce type nécessitent une température élevée pour fonctionner. Deuxièmement, ils produisent un mélange d'hydrogène et d'eau, plutôt que de l'hydrogène pur (dans la plupart des cas). Troisièmement, l'efficacité du cycle est très faible. Quatrièmement, le catalyseur de la plupart des éléments existants est rapidement détruit.
Sortir
Il a été proposé par des chercheurs de la Colorado School of Mines. Ils ont étudié les possibilités des cellules électrochimiques réversibles en céramique protonique. Lorsqu'ils génèrent de l'énergie, ils sont très efficaces, et ils n'ont pas besoin d'une température très élevée - il y a suffisamment de sources de chaleur perdue provenant des processus industriels ou de la production d'électricité traditionnelle.
Les scientifiques ont amélioré la technologie en offrant Ba / Ce / Zr / Y / Yb et Ba / Co / Zr / Y comme matériau pour les électrodes. Pour leur travail, une température de 500 degrés Celsius est nécessaire, ce qui n'est pas un problème, plus environ 97% de l'énergie qui a été fournie au système est impliquée dans la production. Dans ce cas, les cellules fonctionnent à l'eau ou à l'eau et au dioxyde de carbone. Ils produisent de l'hydrogène, dans le premier cas, ou du méthane, dans le second.
L'efficacité du système est d'environ 75%. Pas aussi bon que les batteries, mais dans la plupart des cas, cela suffit. Dans ce cas, les électrodes ne sont pas détruites. Après 1200 heures d'essais, il s'est avéré que le matériau ne se dégradait pratiquement pas.
Certes, un autre problème demeure - le coût élevé des matériaux de départ utilisés pour créer les électrodes. Le même ytterbium coûte environ 14 000 $ par kilogramme, donc la création de très grandes piles à combustible peut être assez coûteuse.
Mais, peut-être, les développeurs seront en mesure de résoudre ce problème - dans tous les cas, des travaux dans ce sens sont déjà en cours.
