Un matériau révolutionnaire stocke l’énergie solaire pendant des heures après le coucher du soleil

Un matériau révolutionnaire stocke l’énergie solaire pendant des heures après le coucher du soleil

Les derniers développements en matière de stockage d’énergie promettent une approche tournée vers l’avenir en matière d’utilisation des énergies renouvelables. Les chercheurs du Université technique de Munich (TUM), l'Institut Max Planck de recherche sur l'état solide et l'Université de Stuttgart ont développé un nouveau matériau qui absorbe la lumière du soleil et permet un stockage d'énergie à long terme. Ce matériau de structure organique bidimensionnel et hautement poreux, appelé structure organique covalente (COF), est à base de naphtalènediimide et permet de stocker de l'énergie dans un milieu aqueux pendant plus de 48 heures.

Le matériau innovant stabilise les charges créées lors de l'absorption du soleil en influençant l'orientation des molécules d'eau environnantes. Cela crée une barrière énergétique qui empêche ces charges de se recombiner. Avec une capacité de stockage de 38 mAh/g, il surpasse de nombreux matériaux opto-ioniques existants ainsi que des matériaux de structure comparables et d'autres semi-conducteurs moléculaires.

Fonctionnalités et avantages technologiques

La combinaison de l'utilisation de la lumière et du stockage à long terme dans un matériau sans métal ouvre de nouvelles perspectives pour le stockage de l'énergie. Ce développement est soutenu par le pôle d'excellence e-conversion, qui vise à atteindre une plus grande efficacité dans la conversion et le stockage de l'énergie. Les COF basés sur la chimie covalente réticulaire et dynamique offrent un grand potentiel dans le développement de dispositifs énergétiques avancés. Ceci est soutenu par la flexibilité de conception et la porosité réglable des membranes, qui offrent de nouvelles possibilités en matière de stockage et de conversion d'énergie.

Selon le Article Les recherches actuelles fournissent un aperçu complet des membranes COF dans les applications spécifiques à l'énergie, notamment les piles à combustible, les batteries rechargeables, les supercondensateurs et la conversion d'énergie photo-osmotique. Les activités de recherche portent également sur les méthodes de synthèse et les applications innovantes de ces matériaux.

Défis et opportunités futurs

Un problème important dans le domaine du stockage de l’énergie est la nécessité d’aborder l’utilisation des énergies renouvelables, qui dépendent fortement de l’heure de la journée et des conditions météorologiques. Alexander Opitz, professeur de conversion électrochimique de l'énergie à l'Université technologique de Vienne, souligne l'importance des nouvelles technologies, telles que les batteries oxygène-ion, qui ne nécessitent pas d'éléments critiques tels que le lithium ou le cobalt. Ces batteries pourraient réduire la dépendance aux matières premières géopolitiques et sont ininflammables et non toxiques.

En déplaçant de manière réversible les ions oxygène entre les électrodes à des températures de 300 à 500 °C, les batteries oxygène-ion offrent des avantages significatifs. Cette technologie vise à prendre en charge le stockage d’énergie stationnaire en déplaçant l’énergie électrique des périodes de forte production vers les périodes de forte demande. Michael Strugl, PDG de VERBUND, souligne l'urgence d'une recherche continue pour faire progresser la transformation du système énergétique.

L’ouverture du Laboratoire Christian Doppler pour la recherche sur les batteries oxygène-ion représente une étape importante. Il est géré par Ministère fédéral de l'Économie, de l'Énergie et du Tourisme et vise à développer davantage les capacités d’application pratique de cette technologie.