Optimiser le stockage de l'électricité dans les supercondensateurs

Publié par Redbran le 31/07/2015 à 00:00
Source: CNRS/INC
...
Restez toujours informé: suivez-nous sur Google Actualités (icone ☆)

Des chercheurs du Centre interuniversitaire de recherche et d'ingénierie des matériaux (CNRS/Université Paul Sabatier), membres du Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie, en collaboration avec l'Université de Cambridge (Royaume Uni), ont étudié le transport (Le transport, du latin trans, au-delà, et portare, porter, est le fait de porter quelque chose, ou...) des ions d'un électrolyte au sein d'une électrode de carbone nanoporeux. Ils ont montré qu'en polarisant les électrodes, le stockage des charges se fait de façon différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des...) suivant la polarité de l'électrode, en révélant la structure et l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) des ions d'un l'électrolyte confiné dans des pores de dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce...) nanométriques.


Une nouvelle technique qui permet aux chercheurs de visualiser l'activité des ions individuels à l'intérieur des appareils à piles, appelées supercondensateurs, pourrait permettre à un plus grand contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...) sur leurs propriétés et à améliorer leurs performances dans les applications de haute puissance. - See more at: http://www.cam.ac.uk/research/news/new-technique-for-seeing-ions-at-work-in-a-supercapacitor#sthash.6zs9qJLe.dpuf
Ces résultats permettent de lever, à l'échelle moléculaire, une partie du voile entourant les mécanismes d'adsorption (L'adsorption, à ne pas confondre avec l'absorption, est un phénomène de surface par lequel des...) des ions dans les carbones poreux. L'enjeu est de taille puisque une application directe de ces résultats concerne les supercondensateurs. Ces résultats sont parus dans la revue Nature Materials.

Les supercondensateurs sont des systèmes de stockage électrochimiques de l'énergie qui permettent de délivrer de forts courants sur des temps courts, de l'ordre d'une dizaine de secondes. Complémentaires aux batteries, ils sont utilisés pour fournir des pics de puissance ou encore pour récupérer l'énergie sur des durées de plusieurs secondes. On les retrouve dans des applications allant de l'électronique de puissance (tampon de puissance, petits outillages ...) à l'aéronautique (L'aéronautique inclut les sciences et les technologies ayant pour but de construire et de...) (ouverture des portes de l'A380), les transports (récupération de l'énergie de freinage, stop/start). Lorsqu'ils sont polarisés, les supercondensateurs stockent les charges de façon électrostatique (L'électrostatique traite des charges électriques immobiles et des forces qu'elles exercent entre...) en adsorbant des ions d'un électrolyte à la surface de carbones poreux de surface très développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de...) (pores de l'ordre du nanomètre).

La compréhension des mécanismes de transport et d'adsorption des ions dans ces nanopores est donc fondamentale si l'on cherche à mettre au point des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) – et donc des supercondensateurs – plus performants.

Dans cette étude, des électrodes de supercondensateurs ont été polarisées dans un électrolyte à base d'acétonitrile contenant des ions (C2H5)4P+ et BF4-, et étudiés dans un premier temps par RMN in-situ (technique d'analyse proche de l'IRM). L'étude des signaux 31P et 19F a permis de montrer que lors de la polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments...) positive, les anions BF4- entraient dans les pores du carbone alors que les cations (C2H5)4P+ étaient éjectés de l'électrode. Pour une polarisation négative, ce sont cette fois les cations (C2H5)4P+ qui entrent dans les pores du carbone tandis que les anions ne sont pas éjectés et restent également dans les pores. Des mesures par microbalance à quartz électrochimique (EQCM) ont confirmé ces résultats, et ont également montré que durant leur adsorption, les cations perdent une partie de leur sphère de solvatation.

Ces résultats permettent de mieux comprendre la structuration de l'électrolyte au sein des électrodes nanoporeuses de carbone et offrent de nouvelles pistes pour optimiser le stockage des charges dans les électrodes de supercondensateurs.

Pour plus d'information voir:
John M. Griffin, Alexander C. Forse, Wan-Yu Tsai, Pierre-Louis Taberna, Patrice Simon et Clare P. Grey
In situ NMR and electrochemical quartz crystal microbalance techniques reveal the structure of the electrical double layer in supercapacitors - Nature materials 22 juin 2015 doi:10.1038/nmat4318
Page générée en 0.249 seconde(s) - site hébergé chez Contabo
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
A propos - Informations légales | Partenaire: HD-Numérique
Version anglaise | Version allemande | Version espagnole | Version portugaise