Un nouveau type de batterie développé par des chercheurs du MIT pourrait être constitué en partie de dioxyde de carbone capturé à partir de centrales électriques. Plutôt que d’essayer de convertir le dioxyde de carbone en produits chimiques spécialisés à l’aide de catalyseurs métalliques, ce qui est actuellement très difficile, cette batterie pourrait convertir en continu le dioxyde de carbone en un carbonate minéral solide lors de sa décharge.
Bien que basée sur une recherche initiale et loin du déploiement commercial, la nouvelle formulation de batterie pourrait ouvrir de nouvelles voies pour adapter les réactions de conversion du dioxyde de carbone électrochimique, ce qui pourrait contribuer à réduire les émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. « C’est une façon de le séquestrer en tant que produit utile », assure Betar Gallant, professeure adjointe de génie mécanique au MIT qui dirige une équipe de recherche sur le sujet composée de la doctorante Aliza Khurram et du post-doctorant Mingfu He.
Actuellement, les centrales équipées de systèmes de captage du carbone utilisent généralement jusqu’à 30 % de l’électricité qu’elles génèrent uniquement pour alimenter la capture, la libération et le stockage du dioxyde de carbone. Tout ce qui peut réduire le coût de ce processus de capture, ou qui peut aboutir à un produit final de valeur, pourrait modifier de manière significative l’économie de ces systèmes, selon les chercheurs.
Alors que le développement de batteries lithium-dioxyde de carbone, qui utilisent le gaz comme réactif pendant la décharge, suscite un intérêt croissant, la faible réactivité du dioxyde de carbone nécessite généralement l’utilisation de catalyseurs métalliques. Non seulement ils sont coûteux, mais leur fonction reste mal comprise et les réactions sont difficiles à contrôler. En incorporant le gaz à l’état liquide, Betar Gallant et ses collègues ont trouvé un moyen de réaliser la conversion électrochimique du dioxyde de carbone en utilisant uniquement une électrode en carbone. La clé est de pré-activer le dioxyde de carbone en l’incorporant dans une solution d’amine.
« Ces deux produits chimiques – les amines aqueuses et les électrolytes de batterie non aqueux – ne sont généralement pas utilisés ensemble, mais leur combinaison confère des comportements nouveaux et intéressants qui peuvent augmenter la tension de décharge et permettre une conversion durable du dioxyde de carbone », affirme-t-elle.
À travers une série d’expériences, l’équipe a été en mesure de montrer que cette approche fonctionnait et qu’elle pouvait produire une batterie lithium-dioxyde de carbone avec une tension et une capacité compétitives par rapport aux batteries lithium-gaz à la pointe de la technologie. De plus, l’amine agit comme un promoteur moléculaire qui n’est pas consommé dans la réaction.
Les chercheurs étudient également la possibilité de développer une version à opération continue du procédé qui utiliserait un flux constant de dioxyde de carbone sous pression avec le matériau aminé, plutôt qu’un approvisionnement pré-chargé du matériau, lui permettant ainsi de fournir une puissance constante tant que la batterie est alimentée en dioxyde de carbone. En fin de compte, ils espèrent en faire un système intégré qui permettra à la fois de capter le dioxyde de carbone des flux d’émissions d’une centrale et de le convertir en un matériau électrochimique qui pourrait ensuite être utilisé dans des batteries.
https://gallant.mit.edu/
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