Les chercheurs, en s’inspirant du monde végétal, ont mis au point une toute nouvelle électrode à base de graphène, qui pourrait stimuler la manière dont nous stockons l’énergie solaire et augmenter cette capacité de 3000% !

La technologie est flexible et peut être directement fixée aux cellules photovoltaïques. Cela signifie que nous pourrions enfin commencer à développer des technologies qui permettraient notamment aux téléphones et aux ordinateurs portables de puiser efficacement dans l’énergie solaire pour assurer leur fonctionnement.

Pour ce faire, les ingénieurs se sont tournés vers les supercondensateurs : un type de condensateur capable de se charger très rapidement et qui peut libérer de l’énergie par de grandes rafales. Mais pour l’instant, les supercondensateurs ne sont pas encore en mesure de stocker suffisamment d’énergie pour en faire des batteries solaires viables.

C’est pour cette raison qu’une équipe de l’Université RMIT de Melbourne en Australie, a décidé d’enquêter sur la manière dont les organismes vivants parviennent à stocker beaucoup d’énergie sur une petite surface. C’est alors que les chercheurs ont été inspirés par les feuilles d’une plante nord-américaine commune : la Polystic à épées (Polystichum munitum), une fougère de la famille des Dryopteridaceae. « Les feuilles de la Polystic à épées sont densément composées de veines, ce qui les rends très efficaces dans le stockage de l’énergie et pour le transit de l’eau à travers la plante », explique l’un des chercheurs, le nano-ingénieur Min Gu. « Notre électrode se base sur ce type de formes fractales – qui s’auto-répliquent, comme les mini-structures à l’intérieur des flocons de neige – et nous avons utilisé cette conception naturelle efficace pour améliorer le stockage de l’énergie solaire à un niveau nanométrique », ajoute-t-il.

Dans l’image ci-dessous, la surface d’une feuille de fougère a été agrandie 400 fois : vous pouvez clairement y voir le modèle d’auto-réplication dont les chercheurs se sont inspirés pour leur création.

feuille fougere aggrandie modèle auto replication fractal

Crédits : RMIT University

Afin de créer une électrode particulièrement conductrice, les scientifiques ont utilisé des lasers qui manipulent le graphène, ce matériau bidimensionnel cristallin (la forme allotropique du carbone), qui peut conduire l’électricité à un rythme tout simplement impressionnant.

C’est donc en utilisant une conception de type fractale dans l’électrode de graphène, et en le combinant avec des supercondensateurs existants, que Gu et son équipe sont parvenus à des taux de stockage 30 fois supérieurs à ceux des technologies actuelles.

Cela signifie que si la nouvelle électrode est implémentée avec succès, nous pourrons obtenir des cellules photovoltaïques liées aux supercondensateurs, qui augmenteront d’environ 3000% la capacité de stockage de l’énergie solaire, par rapport à ce qui est technologiquement possible actuellement. « Les supercondensateurs à capacité augmentée offrent à la fois la fiabilité sur long terme et la libération d’énergie en rafales rapides », explique Gu.

Gu estime que cette nouvelle technologie de supercondensateurs serait une alternative idéale concernant le stockage de l’énergie solaire, car il est facile de récupérer efficacement cette dernière, et en quantité décente, même lorsque le ciel est couvert.

Jusqu’à présent, ce premier lot d’électrodes est une preuve du fonctionnement du nouveau concept par approche fractale, mais les chercheurs sont déjà enthousiasmés par les nombreuses applications potentielles de cette nouvelle technologie : « La possibilité d’utilisation la plus excitante pour cette électrode est de la combiner à une cellule photovoltaïque, afin de fournir une solution localisée de récolte et de stockage de l’énergie », explique Litty Thekkekara, de l’Université RMIT à Melbourne.

Bien qu’il soit déjà possible de le faire avec certaines des cellules photovoltaïques existantes, Thekkekara pense qu’il serait particulièrement judicieux d’intégrer cette nouvelle électrode à des cellules photovoltaïques à couches minces, qui constituerait la « prochaine génération » des systèmes photovoltaïques flexibles, qui pourraient pratiquement être installés et utilisés partout. « Cette technologie pourrait être appliquée presque partout où vous pouvez l’imaginer, de la construction de fenêtres aux panneaux de voiture, des téléphones intelligents aux montres intelligentes. Nous n’aurons plus besoin de batteries pour recharger nos téléphones ou nos stations de recharge pour nos voitures hybrides », explique-t-elle.

« Maintenant, nous devons nous concentrer sur l’énergie solaire flexible, afin que nous puissions travailler sur la réalisation de notre vision de l’électronique, entièrement alimentée par l’énergie solaire, et de manière autonome », ajoute-t-elle.

Le prototype a été présenté dans le Scientific Reports.

Sources : Scientific Reports, RMIT

2 Réponses

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée.

Share
Share