Le mécanisme de stockage d’énergie des supercondensateurs élucidé

Interaction des ions avec une électrode de carbone

Interaction des ions avec une électrode de carbone

Une équipe internationale de chercheurs a réussi à faire une simulation numérique des interactions qui ont lieu au niveau moléculaire au sein des électrodes de supercondensateurs. C'est une avancée importante dans la compréhension des mécanismes de stockage de l'énergie et cette expérience ouvre des perspectives d'améliorations conséquentes des supercondensateurs.

Le fonctionnement d'un supercondensateur est très différent de celui d'une batterie électro-chimique. Les supercondensateurs ont la capacité de stocker et de livrer plus de puissance que les batteries. Ils ne fonctionnent pas sur la base de réactions chimiques et peuvent donc se charger ou se décharger très rapidement et durer jusqu'à un million de cycles de charge-décharge.

Les interactions qui ont lieu au niveau moléculaire au sein des électrodes des supercondensateurs sont impossible à observer par des techniques expérimentales. Mais grâce à une simulation numérique, les chercheurs ont produit la première image quantitative de la structure ionique absorbée dans une électrode en carbone nanoporeux d'un supercondensateur.

Selon les chercheurs, l'excellente performance de supercondensateurs est due à l'adsorption d'ions dans les électrodes de carbone poreux. Le mécanisme moléculaire du comportement des ions dans les pores de moins d'un nanomètre (un milliardième de mètre) reste mal compris. Le mécanisme proposé dans cette recherche ouvre la porte à la conception de matériaux aux capacités de stockage d'énergie améliorées.

Pour améliorer la capacité de stockage des supercondensateurs, les chercheurs indiquent qu'il faut encore déterminer précisément si l'augmentation en stockage d'énergie est due seulement à une grande surface ou si la taille des pores et la géométrie du carbone jouent également un rôle.

Le carbone modifié produit par la société EnerG2 qui doit permettre d'augmenter de 25 à 30% la capacité de stockage des supercondensateurs montre a quel point ce sujet est fondamental pour cette technologie.

Les résultats de cette étude fournissent des orientations pour le développement de meilleurs dispositifs de stockage d'énergie électrique qui finiront par permettre une large utilisation des sources d'énergie renouvelables.

Les caractéristiques du supercondensateur en font le moyen de stockage idéal pour l'électricité en provenance de la production d'énergie renouvelable de nature intermittente. L'amélioration de sa capacité de stockage de l'électricité est un enjeu énorme, notamment pour remplacer avantageusement les batteries stockant l'énergie photovoltaïque.

Ces travaux sont le fruit d'une coopération internationale de quatre universités situées dans trois pays. Gogotsi, professeur à l'Université de Drexel et directeur de l'AJ Drexel Nanotechnology Institute, a fait équipe avec Mathieu Salanne, Céline Merlet et Benjamin Rotenberg de l'Université Paris 06, Paul A. Madden de l'Université d'Oxford et Patrice Simon et Pierre-Louis Taberna de l'Université Paul Sabatier.

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