Un gel métallique pourrait améliorer le stockage de l’énergie

Des chercheurs de l’université Texas A&M annoncent le développement d’un gel métallique à partir du cuivre et du tantale, un métal gris-bleu connu pour être un bon conducteur d’électricité. Selon eux, ce nouveau matériau résistant à la chaleur pourrait révolutionner le stockage d’énergie, en rendant les batteries à métal liquide plus sûres pour les applications mobiles. Ils ciblent notamment les grands navires, les équipements industriels lourds et les véhicules hypersoniques, dont l’alimentation nécessite des capacités de stockage importantes et une résistance aux hautes températures.

Sommes-nous proches d’enregistrer un grand bond dans le stockage de l’énergie ? Des chercheurs de l’université Texas A&M ont récemment annoncé la conception d’un gel métallique, pouvant résister à des températures extrêmes atteignant 1 000 °C. Ce produit rendrait les batteries à métal liquide (BML) suffisamment stables pour pouvoir fonctionner en mouvement.

Un mélange de cuivre et de tantale chauffés

Pour rappel, les gels courants, ceux utilisés dans les désinfectants pour les mains, les produits capillaires ou les lentilles de contact souples, sont des matériaux semi-solides contenant une structure organique qui maintient les liquides en place à température ambiante. Contrairement à eux, les gels métalliques nécessitent des températures très élevées pouvant atteindre environ 1 000 °C, selon les métaux utilisés.

Celui des chercheurs de l’université Texas A&M a été réalisée en mélangeant et en chauffant du cuivre et du tantale, un métal gris-bleu connu pour être un bon conducteur d’électricité. Sous l’effet de la chaleur, le premier métal se liquéfie, tandis que le second reste solide et forme un squelette interne ultrafin, composé de cavités microscopiques et qui a les mêmes propriétés qu’une gaine.

Le gel métallique testé dans une batterie à métal liquide (BML)

Cette opération permet d’obtenir un métal liquide piégé à l’intérieur d’une structure. Autrement dit, on a un matériau semblable à un gel qui semble solide mais contient du liquide à l’intérieur. Aussi fluide que du liquide, cette matière gélatineuse peut résister à des températures extrêmes. Pour tester le potentiel de leur produit, les chercheurs américains ont construit une batterie à métal liquide (BML) en utilisant le gel métallique comme électrode.

Placée dans un sel fondu, un liquide chaud qui permet à la charge électrique de circuler entre les deux bornes, la batterie a fonctionné avec succès en produisant de l’électricité. Quant aux électrodes (anode et cathode), principalement liquides, ils ont conservé leur forme et ont continué à fonctionner comme prévu malgré la température. Ce qui a permis de confirmer le rôle de stabilisateur de ce gel métallique.

Une invention qui pourrait révolutionner les BML

À noter, les BML sont des types de batteries qui stockent et libèrent de grandes quantités d’énergie électrique. Au lieu d’utiliser des matériaux solides comme la plupart des batteries, elles ont recours à des couches de métal liquide pour fonctionner. Ces batteries ne s’usent pas aussi rapidement que les modèles classiques, grâce à leurs composants liquides. Aussi, elles ont une durée de vie plus longue.

Jusqu’à présent, les BML sont principalement utilisées dans de grands systèmes fixes, tels que l’alimentation de secours pour les bâtiments, qui prend le relais de l’alimentation du secteur en cas de panne de courant. Elles ne sont pas idéales dans des systèmes mobiles, car le liquide qu’elles contiennent se déplace lors de mouvements. Ceux-ci peuvent provoquer un court-circuit, ce qui signifie que la batterie perd de sa puissance électrique.

Ce gel métallique devrait avoir plusieurs applications

Grâce à ses propriétés, le gel métallique des chercheurs de l’université Texas A&M rendrait les batteries à métal liquide suffisamment stables pour qu’elles puissent fonctionner en mouvement. Si c’est le cas, cette innovation ouvre des perspectives inédites pour le stockage et la distribution d’énergie dans des batteries de grande capacité. Elle pourrait avoir d’autres applications mobiles, telles que l’alimentation de grands navires ou de véhicules industriels lourds capables de supporter en toute sécurité la chaleur extrême. On peut même envisager son utilisation dans l’alimentation des véhicules hypersoniques, tels que ceux développés au sein du Consortium for Applied Hypersonics de l’université Texas A&M.