Chercheurs en WMG à l'Université de Warwick, en collaboration avec l'Imperial College de Londres, ont trouvé un moyen d'améliorer les batteries à flux hybride et leur utilisation commerciale. La nouvelle approche permet de stocker de l'électricité dans ces batteries pendant de très longues durées pour environ un cinquième du prix des technologies actuelles, avec des contraintes d'emplacement minimales et zéro émission.

Les chercheurs ont amélioré trois cellules à flux hybrides en utilisant du graphène dopé à l'azote (exposé à un plasma d'azote) dans une technique d'électrophorèse sans liant (EPD).

L'éolien et le solaire sont des sources d'énergie renouvelable de plus en plus populaires. Malheureusement, les problèmes d'intermittence les empêchent de se connecter largement au réseau national. Une solution potentielle à ce problème passe par le déploiement de la technologie des batteries longue durée, comme la batterie à flux redox. Malgré sa grande promesse, les coûts actuels de ce système sont un facteur déterminant clé pour l'adoption dans le monde réel. Une batterie de réseau abordable devrait coûter 75 £/kWh, selon le ministère américain de l'Énergie. Batteries lithium-ion, qui mènent la charge pour le stockage sur le réseau, coûte environ 130 £/kWh.

Maintenant, les chercheurs de WMG ont trouvé un moyen d'améliorer les batteries à flux hybride ou la technologie des piles à combustible régénératives (RFC) qui pourraient stocker de l'électricité pendant de très longues durées pour environ un cinquième du coût des technologies de stockage actuelles, avec une flexibilité d'implantation et un impact environnemental minimal. La technologie combine des électrodes à base de carbone avec des électrolytes d'origine économique, (manganèse ou soufre, qui sont des produits chimiques abondants dans la planète) au moyen d'un dépôt électrophorétique simple mais très efficace d'additifs nano-carbone (graphène dopé à l'azote) qui améliorent considérablement la durabilité et les performances de l'électrode dans des environnements très acides ou alcalins.

Les chercheurs ont publié leurs découvertes dans un article intitulé "Hybrid Redox Flow Cells with Enhanced Electrochemical Performance via Binderless and Electrophoretically Deposited Nitrogen-Doped Graphene on Carbon Paper Electrodes" dans l'édition de décembre 2020 de la revue. Matériaux et interfaces appliqués ACS .

Dr Barun Chakrabarti, un chercheur en WMG à l'Université de Warwick et l'un des principaux auteurs de l'article a déclaré :

"Cette technique EPD est non seulement simple, mais améliore également l'efficacité de trois batteries à flux hybrides économiques différentes, augmentant ainsi leur potentiel d'adoption commerciale à grande échelle pour le stockage d'énergie à l'échelle du réseau."

Le coût chimique total de la batterie à flux hybride est d'environ 1/30e du coût des batteries concurrentes, tels que les systèmes lithium-ion. Les technologies à grande échelle peuvent être utilisées pour stocker l'électricité d'origine éolienne ou solaire, pendant plusieurs jours à des saisons entières, pour environ 15 £ à 20 £ par kilowattheure. Ces batteries sont également extrêmement utiles pour les applications de nivellement de charge à l'échelle du réseau car leur conception est très flexible en raison de leur caractéristique unique de dimensionner leur puissance indépendamment de leur énergie.

La densité énergétique d'une batterie hybride à flux, notamment le système polysulfure/air (S-Air), est 500 fois plus élevé que le stockage hydroélectrique pompé. Il est également beaucoup plus compact et peut être placé à proximité de n'importe quelle production renouvelable.