(Phys.org)—Les chercheurs ont mis au point un type de batterie rechargeable appelée cellule à écoulement qui peut être rechargée avec une solution à base d'eau contenant du dioxyde de carbone dissous (CO 2 ) émis par les centrales électriques à combustibles fossiles. L'appareil fonctionne en profitant du CO 2 différence de concentration entre le CO 2 émissions et air ambiant, qui peut finalement être utilisé pour produire de l'électricité.

La nouvelle Flow Cell produit une densité de puissance moyenne de 0,82 W/m ² , ce qui est près de 200 fois plus élevé que les valeurs obtenues en utilisant des méthodes similaires précédentes. Bien qu'il ne soit pas encore clair si le procédé pourrait être économiquement viable à grande échelle, les premiers résultats semblent prometteurs et pourraient être encore améliorés avec de futures recherches.

Les scientifiques, Taeyong Kim, Bruce E. Logan, et Christopher A. Gorski à la Pennsylvania State University, ont publié un article sur la nouvelle méthode de CO 2 -conversion à l'électricité dans un récent numéro de Lettres sur les sciences et technologies de l'environnement .

« Ce travail offre une alternative, des moyens plus simples de capter l'énergie du CO 2 par rapport aux technologies existantes qui nécessitent des matériaux catalytiques coûteux et des températures très élevées pour convertir le CO 2 en carburants utiles, " Gorski a dit Phys.org .

Alors que le contraste de la fumée gris-blanc contre un ciel bleu illustre l'impact environnemental négatif de la combustion de combustibles fossiles, la grande différence de CO 2 la concentration entre les deux gaz est également ce qui fournit une source d'énergie inexploitée pour produire de l'électricité.

Afin d'exploiter l'énergie potentielle dans cette différence de concentration, les chercheurs ont d'abord dissous du CO 2 gaz et air ambiant dans des récipients séparés d'une solution aqueuse, dans un processus appelé barbotage. A la fin de ce processus, le CO 2 -la solution aspergée forme des ions bicarbonate, qui lui confèrent un pH inférieur de 7,7 par rapport à la solution aspergée d'air, qui a un pH de 9,4.

Après le barbotage, les chercheurs ont injecté chaque solution dans l'un des deux canaux d'une Flow Cell, créant un gradient de pH dans la cellule. La cellule à écoulement a des électrodes sur les côtés opposés des deux canaux, ainsi qu'une membrane semi-poreuse entre les deux canaux qui empêche le mélange instantané tout en laissant passer les ions. En raison de la différence de pH entre les deux solutions, divers ions traversent la membrane, créant une différence de tension entre les deux électrodes et faisant circuler les électrons le long d'un fil reliant les électrodes.

Une fois la cellule à écoulement déchargée, il peut être rechargé en inversant les canaux par lesquels circulent les solutions. En commutant la solution qui s'écoule sur chaque électrode, le mécanisme de charge est inversé de sorte que les électrons circulent dans la direction opposée. Les tests ont montré que la cellule maintient ses performances sur 50 cycles de solutions alternées.

Les résultats ont également montré que, plus la différence de pH entre les deux canaux est élevée, plus la densité de puissance moyenne est élevée. Bien que la cellule à écoulement à gradient de pH atteigne une densité de puissance élevée par rapport aux cellules similaires qui convertissent les déchets de CO 2 à l'électricité, elle est encore bien inférieure aux densités de puissance des systèmes à pile à combustible qui combinent le CO 2 avec d'autres carburants, comme H 2 .

Cependant, la nouvelle Flow Cell présente certains avantages par rapport à ces autres appareils, comme son utilisation de matériaux peu coûteux et son fonctionnement à température ambiante. Ces caractéristiques rendent la Flow Cell attrayante pour des applications pratiques dans les centrales électriques existantes.

« Un système contenant de nombreuses cellules à écoulement identiques serait installé dans les centrales électriques qui brûlent des combustibles fossiles, " a déclaré Gorski. " Les gaz de combustion émis par la combustion de combustibles fossiles devraient être pré-refroidis, puis barboter à travers un réservoir d'eau qui peut être pompé à travers les cellules d'écoulement."

À l'avenir, les chercheurs prévoient d'améliorer encore les performances de la cellule à écoulement.

« Nous cherchons actuellement à voir comment les conditions de solution peuvent être optimisées pour maximiser la quantité d'énergie produite, " a déclaré Gorski. " Nous étudions également si nous pouvons dissoudre des produits chimiques dans l'eau qui présentent des propriétés redox dépendantes du pH, nous permettant ainsi d'augmenter la quantité d'énergie qui peut être récupérée. Cette dernière approche serait analogue à une batterie à flux, qui réduit et oxyde les produits chimiques dissous dans les solutions aqueuses, sauf que nous les faisons réduire et oxyder ici en changeant le pH de la solution avec du CO 2 ."

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