Un nouveau matériau pour des supercondensateurs bien plus puissants

Publié par Adrien le 24/02/2020 à 08:00
Source: CEA
Supercondensateurs: des "tapis brosses" de nanotubes de carbone sur feuille d'aluminium


(c) CEA
Un nouveau matériau d'électrode pour supercondensateurs a été développé par l'Iramis et ses partenaires: composé de "tapis" de nanotubes de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) alignés sur feuille (La feuille est l'organe spécialisé dans la photosynthèse chez les végétaux supérieurs. Elle est insérée sur les tiges des plantes au niveau des nœuds. À l'aisselle...) d'aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre...), il devrait permettre d'augmenter significativement la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) électrique stockée. Un résultat indispensable à l'industrialisation portée par la start-up NawaTechnologies.

À mi-chemin entre condensateurs et batteries, les supercondensateurs présentent des temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour être transporté.) et décharge ultrarapides. Leur marché se développe malgré le plafonnement de la puissance électrique stockée. Une voie pour lever ce verrou consiste à utiliser de nouveaux matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) d'électrode, à base de nanotubes de carbone verticalement alignés, imprégnés de polymères conducteurs. Le défi consiste à abaisser la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) des process de fabrication de ces nanotubes de manière à les faire croître sur une feuille d'aluminium, permettant une production en continu.

Cette étape vient d'être franchie avec succès. Un procédé simple, peu coûteux et transposable à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les...) a été optimisé pour produire un tapis de nanotubes purs (99,5 %) et denses, sur feuille d'aluminium. Plus précisément, le procédé repose sur un dépôt chimique en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) vapeur () catalytique (Catalytic Chemical Vapor Deposition), assisté par aérosols. Le réacteur (Un réacteur peut désigner :) est alimenté en continu et simultanément par les précurseurs du carbone (acétylène) et du catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ; il participe à la réaction mais il ne fait partie ni des produits, ni...) métallique (ferrocène). La croissance sur substrat en aluminium impose une température inférieure au point (Graphie) de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes identiques, la fusion s'effectue à...) de ce métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des métaux alcalins. Les métaux...) (660 °C), ce qui a pour effet de ralentir la croissance des nanotubes. Ce ralentissement (Le signal de ralentissement (de type SNCF) annonce une aiguille (ou plusieurs) en position déviée qui ne peut être franchie à la vitesse normale de la ligne.) se trouve compensé grâce au choix de l'acétylène comme source de carbone, plus réactif à basse température. Son débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) doit cependant être ajusté de manière à optimiser la croissance du tapis de nanotubes dont l'épaisseur peu atteindre 200 µm.

NawaTechnologies et NawaLab

L'Iramis et ses partenaires ont mis au point un procédé de fabrication de nanotubes de carbone alignés qui a conduit à la création de la start-up NawaTechnologies en 2013, puis de NawaLab, laboratoire de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) commun entre l'Iramis, CY Cergy Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de la Marne...) Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) et l'Université de Tours.

Co-développé à NawaLab, un nouveau concept d'électrodes, où du carbone excédentaire est inséré dans la couche de nanotubes alignés, a donné naissance à des dispositifs de forte puissance, en cours d'exploitation par NawaTechnologies. Sont également à l'étude, pour une gestion optimale de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.), des dispositifs hybrides associant des batteries, avec leur grande capacité de stockage d'énergie, et des supercondensateurs autorisant des charges et décharges rapides.

Références:
Single-step synthesis of vertically aligned carbon nanotube (Le nanotube est une structure cristalline particulière, de forme tubulaire, creuse et close, composée d'atomes disposés régulièrement en pentagones, hexagones et/ou heptagones, obtenue à partir de certains matériaux, en...) forest on aluminium foils, Nanomaterials
Cet article vous a plus ? Vous souhaitez nous soutenir ? Partagez-le sur les réseaux sociaux avec vos amis et/ou commentez-le, ceci nous encouragera à publier davantage de sujets similaires !
Page générée en 0.468 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique