Il existe une batterie qui ne sait pas qu'elle en est une. Ou du moins, elle fait comme si elle avait oublié les règles. Pas de lithium, pas de platine, pas de terres rares aux noms imprononçables. Juste de la riboflavine et du glucose. De la vitamine B2 et le sucre qu'on met dans son café.
Le prototype se trouve dans un laboratoire de la Université Binghamton et cela fonctionne en copiant le métabolisme humain (Retrouvez l'étude ici): il transporte les électrons comme il le ferait dans vos cellules, sauf qu'au lieu de vous retenir, il génère un courant électrique. Jong Hwa Shon, qui dirige le projet, l'a construit en remplaçant les métaux nobles par une vitamine. C'est comme s'il avait décidé que le corps humain, après trois milliards d'années d'évolution, comprenait peut-être mieux quelque chose que l'industrie des batteries.
Comment fonctionne la batterie mangeuse de sucre
Le batteries à flux Ils stockent l'énergie dans des électrolytes liquides qui circulent entre les électrodes. Lorsque ces électrolytes se déplacent, des réactions chimiques se produisent, libérant ou stockant de l'énergie. Le glucose, présent dans pratiquement toutes les plantes, est devenu un candidat intéressant pour ces systèmes.: renouvelable, stable, abondant. Le problème est que jusqu'à présent, des catalyseurs à base de métaux nobles (platine, or) étaient nécessaires pour décomposer les molécules de sucre et libérer des électrons. Ces catalyseurs sont coûteux, difficiles à déployer à grande échelle et ont une puissance de sortie limitée.
L'équipe de Shon a remplacé ces métaux par le riboflavine, qui reste stable même aux niveaux de pH élevés requis pour les électrolytes du glucose. Dans le prototypeLes électrodes sont en carbone. L'électrolyte autour de l'électrode négative contient du glucose et de la riboflavine active, tandis que le côté positif utilise du ferricyanure de potassium ou de l'oxygène. Ils ont comparé les deux configurations afin de tester la performance catalytique et le potentiel à long terme de la vitamine.
La cellule au ferricyanure de potassium a atteint une densité de puissance à température ambiante similaire à celle piles commerciales au vanadiumLa version contenant de l'oxygène réagit plus lentement, mais offre une voie plus pratique et plus économique pour une production à grande échelle. Un bémol : l'oxygène peut dégrader la riboflavine lorsqu'il est exposé à la lumière, provoquant une autodécharge. L'équipe s'efforce de résoudre ce problème en modifiant l'interaction entre la vitamine et l'électrolyte.
Pourquoi la riboflavine surpasse les métaux nobles
Dans le corps humain, la riboflavine aide à transporter l’énergie pendant le métabolisme. Dans la batterie, il effectue un travail similaire : il transfère des électrons entre les électrodes et l'électrolyte à base de glucose, générant un courant électrique à partir du sucre..
Comme l’explique Shon :
Les cellules à flux de riboflavine et de glucose peuvent produire de l'électricité à partir de sources d'énergie naturelles. Utilisant des composants non toxiques, peu coûteux et naturellement abondants, ce système offre une voie prometteuse. stockage d'énergie résidentiel plus sûr et plus pratique" .
La densité de puissance obtenue avec le ferricyanure de potassium démontre que la riboflavine peut offrir des performances comparables à celles des systèmes à base de métaux. La version à base d'oxygène a fourni une densité de puissance supérieure à celle des systèmes précédents à base de glucose, malgré une vitesse de réaction plus lente. Le système utilise des matériaux biodégradables, peu coûteux et facilement disponibles, sans nécessiter de chaînes d’approvisionnement complexes ou de métaux toxiques..
Que manque-t-il encore pour la ramener à la maison ?
Le prototype fonctionne. Mais il reste encore beaucoup à faire entre les travaux en laboratoire et l'alimentation d'une maison. Le principal problème réside dans la sensibilité de la configuration de l'oxygène à la lumière, qui provoque la dégradation de la riboflavine et son autodécharge. L'équipe travaille sur des modifications techniques de la cellule à flux et de l'interaction entre la vitamine et l'électrolyte pour résoudre ce problème. Études antérieures sur les batteries à flux ils ont montré que des problèmes similaires peuvent être résolus avec des membranes sélectives et des conceptions d’écoulement optimisées.
Si le système riboflavine-glucose est développé plus avant, il pourrait représenter une avancée majeure vers le stockage durable de l'énergie. Grâce à des composants naturels, biodégradables et abordables, ces batteries pourraient un jour offrir une alternative écologique pour alimenter les foyers ou les petits appareils, sans recourir à des métaux toxiques ni à des chaînes d'approvisionnement complexes. Comme d’autres batteries organiques en développement, le système se concentre sur les matériaux abondants plutôt que sur les ressources rares.
La batterie imitant le métabolisme ne résoudra pas le problème mondial du stockage d'énergie du jour au lendemain. Mais elle démontre une fois de plus que des alternatives aux métaux rares existent et fonctionnent. La riboflavine remplit la même fonction que le platine, coûte moins cher, pollue moins et est présente partout. Le glucose est renouvelable et stable. Le système est biodégradable. Il reste à voir si l’industrie sera prête à copier la biologie plutôt que les traditions établies de la chimie industrielle..
Jusqu'à présent, le corps humain semble en savoir plus que nous sur la gestion efficace de l'énergie. Il est peut-être temps de l'écouter.
