Une nouvelle approche du stockage de l'énergie

Lorsque l'on pense au stockage de l'énergie, on pense à une pile, une batterie ou encore aux récentes méthodes de stockage de l'hydrogène. Mais il existe bien d'autres solutions. L'une d'entre elles est l'utilisation de matériaux à changement de phase (MCP ou PCM, phase-change material) qui peuvent être utilisés par exemple pour optimiser l'utilisation des panneaux solaires pour chauffer l'eau. Ces matériaux sont au coeur des travaux réalisés par l'équipe des professeurs Eran Sher et Daniel Weihs de la Faculty of Aerospace Engineering du Technion - Institute of Technology. Parmi leurs futures applications : des batteries permettant d'alléger considérablement le poids des micro-drones...

Le changement de phase au service du refroidissement

Etonnant mais vrai, tous les matériaux peuvent changer de phase (liquide, solide ou gazeuse). Une propriété chimique élémentaire, qui peut être exploitée de bien des manières. L'une d'entre elles est la libération de froid. Par exemple, si vous demandez à un chimiste de préparer un bain à 0°C, il prendra de la glace. Dites-lui maintenant qu'il vous faut du - 10°C. Il prendra de la glace et... du sel. Pourquoi ? Parce que le sel cherche à devenir soluble dans l'eau, qui est alors à l'état solide. S'enclenche alors un processus de fonte de la glace (c'est pour cela que l'on déverse du sel sur les routes enneigées). Mais le processus est endothermique. Autrement dit, en fondant, la glace à 0°C se transforme en un mélange eau/sel/glace dont la température varie entre -5°C et -10°C. Les poches à froid que l'on utilise pour refroidir une blessure ou un aliment sont basées sur ce même principe : une solution aqueuse contenant du sel (souvent de l'acétate de sodium ou du nitrate d'ammonium) "libère du froid" à mesure qu'elle devient liquide.

Faire petit et léger

Outre la libération de froid, les professeurs Eran Sher et Daniel Weihs du Technion ont travaillé sur une autre propriété étonnante des matériaux à changement de phase (MCP) : leur capacité à stocker de l'énergie. Ils viennent ainsi de montrer qu'il était théoriquement possible de concevoir une batterie à changement de phase viable, basée sur de l'hydrogène (ou les hydrures) ou les oxydes solides, pour fournir de l'énergie à des micro-drones. Aucun modèle pratique n'existe encore, puisqu'il reste à optimiser certains éléments comme les fluides ou les matériaux de construction, mais cette avancée constitue une petite révolution. En effet, si les énergies fossiles restent les sources d'énergies les plus efficaces en termes de rapport énergie/masse, il est impossible de miniaturiser les moteurs à combustion interne pour être embarqués par des micro-drones. D'où l'importance des futures batteries à changement de phase, qui permettront de concevoir des drones plus petits et plus légers.

Les drones, une valeur sûre

Ces recherches sont cruciales pour Israël. L'Etat hébreu est en effet aujourd'hui le premier exportateur mondial de drones. Néanmoins, le ralentissement des investissements militaires gouvernementaux associé à une concurrence plus forte des fabricants de drone des Etats-Unis et de l'Europe risquent de compromettre cette suprématie. L'industrie israélienne mise donc sur les découvertes de chercheurs comme les professeurs Sher et Weihs pour produire des drones moins chers, aux applications plus larges (notamment civiles) et maintenir ainsi son rang.
Source Bulletins Electroniques