Des briques rouges capable de stocker l'électricité
Des chercheurs de l'université de Washington ont utilisé des briques pour stocker de l'énergie en transformant le pigment rouge à base de polymère en conducteur d'électricité.
Transformer et utiliser les briques rouges de maçonnerie que l'on retrouve dans de nombreux projets de constructions, y compris des projets de datacenters pour stocker de l'électricité ? C'est ce qu'affirment des chercheurs de l'Université de Washington à St. Louis. En effet, ces derniers ont découvert que le pigment rouge des briques pouvait déclencher une réaction chimique, similaire à ce qui se passe avec la rouille, qui permet aux briques de stocker une quantité importante d'énergie. Et la réaction chimique fonctionne avec des briques courantes. Selon un article publié sur le site d'information de l'université, cette synthèse peut se produire avec n'importe quel type de brique. L'équipe de chercheurs a utilisé des briques banales vendues 65 centimes pièce dans le magasin Home Depot de Brentwood, Missouri.
Étonnamment, le processus ne fonctionne pas simplement en absorbant et en stockant l'énergie du soleil sous forme de chaleur dans la masse de la brique, une modalité de transfert d'énergie bien connue et utilisée dans la construction depuis des milliers d'années. Dans le cas présent, le processus est comparable à ce qui se passe avec un supercondensateur : « Contrairement aux batteries qui stockent l'énergie chimique, les supercondensateurs stockent la charge électrique », a ainsi expliqué Julio D'Arcy, professeur auxiliaire de chimie à l'Université de Washington, dans la publication « The Conversation ».
Un polymère pour transformer les briques en éponge
Un polymère conducteur appelé PEDOT, utilisé dans les supercondensateurs traditionnels comme substitut aux batteries, fonctionne bien avec la structure poreuse des briques : « Pour ce projet, nous avons développé un revêtement du polymère conducteur PEDOT à partir de nanofibres qui pénètrent le réseau poreux interne de la brique. Ce revêtement reste emprisonné dans la brique, et sert d'éponge à ions pour stocker et conduire l'électricité », a encore expliqué M. D'Arcy dans la publication de l'université. « Le pigment rouge des briques, dont l'argile contient de l'oxyde de fer, autrement dit de la rouille, est essentiel pour déclencher la réaction de polymérisation », ont aussi déclaré les chercheurs.
Dans la revue « The Conversation », M. D'Arcy décrit ainsi le processus : « Nous avons rempli les pores des briques avec une vapeur d'acide qui dissout l'oxyde de fer et le convertit en une forme réactive de fer qui rend possibles nos synthèses chimiques. Nous avons ensuite fait circuler un autre gaz dans les cavités pour les remplir d'un matériau à base de soufre qui réagit avec le fer. Cette réaction chimique recouvre les pores d'un plastique conducteur d'électricité, le PEDOT ». M. D'Arcy pense que ces briques pourraient être connectées à des panneaux solaires en remplacement des batteries. L'alimentation des capteurs IoT fait partie des cas d'usage possibles. « Il suffirait d'un morceau de brique pour alimenter une LED », a avancé M. D'Arcy. Et avec 60 briques, on pourrait alimenter un éclairage de secours pendant 50 minutes, après une charge de 13 minutes. Ce n'est pas la première fois que la rouille est transformée en support utile de production d'énergie : les chauffe-mains jetables produisent de la chaleur par oxydation. La chaleur est générée quand les particules de fer présentes dans le chauffe-main sont exposées à l'air. Les molécules d'oxygène réagissent avec le fer, produisant de la rouille, et cette réaction chimique produit de la chaleur.
Des améliorations encore nécessaires
L'équipe de chercheurs reconnaît que le concept de la brique doit être amélioré si l'on veut envisager une production de masse. L'un des inconvénients des supercondensateurs traditionnels, c'est que la technologie n'a pas un rendement aussi élevé que la chimie des batteries. Certes, contrairement aux batteries, la charge électrique peut être renouvelée à plusieurs reprises sans s'épuiser. Mais, les supercondensateurs ne stockent pas la même quantité d'énergie qu'une batterie, à masse égale. « C'est aussi un problème avec les briques rouges », comme le fait remarquer M. D'Arcy. La transformation des nanofibres en composites est l'un des aspects que les chercheurs vont continuer à explorer. L'idée est d'introduire des semi-conducteurs dans ces nanofibres de façon à améliorer le processus. « Notre objectif est de mettre au point des briques empilables qui n'auront pas besoin de fils, que l'on pourra assembler comme des blocs de Lego », a encore écrit M. D'Arcy.
((Crédit illustration principale : D'Arcy laboratory))
