Une équipe internationale de scientifiques, dont un professeur de chimie de l'Université de Bristol, a trouvé un moyen d'améliorer les dispositifs de stockage d'énergie appelés supercondensateurs, en concevant une nouvelle classe de détergents chimiquement apparentés aux laxatifs.

Leur papier, publié aujourd'hui dans la revue Matériaux naturels , explique pourquoi ces détergents, appelés liquides ioniques, sont de meilleurs électrolytes que les matériaux actuels et peuvent améliorer les supercondensateurs.

Actuellement, des électrolytes aqueux et organiques sont utilisés, mais plus récemment, les chercheurs et les fabricants ont plutôt testé des liquides ioniques pour améliorer les performances.

Bien que les liquides ioniques soient des sels, à température ambiante, ils ne sont étonnamment pas des solides cristallins - comme leur nom l'indique, ce sont en fait des liquides.

Cela donne aux liquides ioniques de nombreux avantages par rapport aux électrolytes conventionnels car ils sont stables, ininflammable, et souvent beaucoup plus respectueux de l'environnement.

Pour explorer le potentiel passionnant offert par les liquides ioniques pour les technologies électrochimiques émergentes, les auteurs ont conçu un nouvel ensemble d'électrolytes liquides ioniques de type détergent très efficaces et expliqué leur fonctionnement à la surface des électrodes.

Comprendre leur fonctionnement aidera à concevoir des dispositifs encore plus efficaces pour stocker l'énergie électrique.

Professeur Julian Eastoe, de l'École de chimie de l'Université de Bristol, est co-auteur de l'étude. Il a déclaré :« Pour faire cette découverte, il fallait une équipe de scientifiques aux compétences très diverses, couvrant la synthèse chimique, structure avancée, microscopie et techniques électriques ainsi que des méthodes de calcul.

"Ce travail démontre la puissance de la recherche scientifique 'sans frontières', les groupes de différentes nations ont apporté leur propre expertise pour faire « le tout plus grand que la somme des parties ».

Coauteur, Xianwen Mao, du Massachusetts Institute of Technology (MIT), a ajouté :« Nous avons conçu une nouvelle classe de liquides ioniques qui peuvent stocker l'énergie plus efficacement.

"Ces liquides ioniques de type détergent peuvent s'auto-assembler en structures bicouches de type sandwich sur les surfaces des électrodes. Et c'est précisément la raison pour laquelle ils offrent de meilleures performances de stockage d'énergie."

Typiquement, pour les électrolytes en contact avec une électrode chargée, la distribution des ions est dominée par les interactions coulombiennes électrostatiques.

Cependant, cette distribution peut être contrôlée en rendant les liquides ioniques semblables à du savon, ou amphiphile, de sorte que les molécules ont maintenant des domaines polaires et non polaires séparés, exactement comme les détergents courants.

Ces électrolytes de type savon forment alors spontanément des structures bicouches sur les surfaces des électrodes, conduisant à des capacités de stockage d'énergie nettement améliorées. Les chercheurs ont découvert que la température et la tension appliquée affectent également les performances de stockage d'énergie.

Cette nouvelle classe d'électrolytes peut convenir aux opérations difficiles, comme le forage pétrolier et l'exploration spatiale, mais ils peuvent également ouvrir la voie à de nouveaux supercondensateurs améliorés dans les voitures hybrides.

Ces appareils sont des composants essentiels des voitures hybrides modernes et peuvent surpasser les batteries en termes de puissance plus élevée et de meilleure efficacité.

C'est notamment le cas lors du freinage par récupération où le travail mécanique est transformé en énergie électrique, qui peuvent être stockés rapidement dans des supercondensateurs prêts à être libérés.

Cela réduit la consommation d'énergie et est beaucoup plus respectueux de l'environnement. Plus important, en utilisant les nouveaux électrolytes tels que développés dans cette étude, les futurs supercondensateurs pourront même stocker plus d'énergie que les batteries, remplacer potentiellement les batteries dans des applications telles que les véhicules électriques, électronique personnelle, et les installations de stockage d'énergie au niveau du réseau.