Imaginez que vous vous rendiez à une station-service, ouvriez votre réservoir et retiriez la buse du distributeur de carburant. Mais au lieu de gaz, il y a un mélange d'eau et d'alcool. Au lieu de remplir votre réservoir de carburant, le mélange recharge instantanément la batterie de votre voiture électrique.
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Tel est le rêve de John Cushman, un scientifique de l’Université Purdue qui a mis au point une batterie «rechargeable instantanément» pour les voitures électriques. La méthode de Cushman utilise de l'eau, de l'éthanol (le même type d'alcool que celui que l'on trouve dans les boissons alcoolisées), du sel et des métaux dissous. Il permettrait aux propriétaires de voitures électriques de recharger leurs voitures rapidement et facilement, en utilisant les stations-service existantes converties en stations de recharge de batteries.
«Nous essayions de trouver un moyen écologiquement rationnel et économique d’alimenter des véhicules mobiles tels que des voitures, des camions et des voitures de golf, et de le faire de manière à ce que vous n’ayez pas à rester là et à brancher votre voiture pendant X heures, Dit Cushman.
La batterie est un exemple de "batterie à flux", qui utilise deux composés chimiques dissous dans des liquides pour former des côtés chargés positivement et négativement. Les liquides sont pompés dans une cellule de batterie qui convertit l’énergie chimique en énergie électrique. En règle générale, les batteries à décharge utilisent des membranes pour séparer les deux liquides. Mais la batterie de Cushman utilise de l'eau, de l'éthanol et du sel pour forcer la séparation de l'eau et de l'éthanol en deux couches, sans membrane. Cela confère à la batterie un avantage par rapport aux batteries à flux traditionnelles, explique Cushman, car les membranes sont souvent le maillon faible.
«Les membranes ont tendance à se détériorer et quand elles se cassent, la batterie se met en court-circuit», dit-il.
Cette méthode permet de construire un système avec suffisamment d’énergie par volume pour alimenter une voiture.
"Je ne sais pas si nous pouvons égaler ce qu'ils ont dans les batteries au lithium, mais nous n'y sommes pas obligés", déclare Cushman. "Nous pensons en réalité que nous avons assez de puissance disponible pour accélérer une voiture légère assez rapidement, mais peut-être pas aussi vite que 0 à 60 en quatre secondes. Qui a vraiment besoin de ce type d'accélération? La plupart des voitures à essence ne s'en approchent pas."
Alors que les voitures électriques gagnent en popularité, la charge est un problème permanent. Tesla, dont la Model S est la voiture électrique la plus vendue en Amérique, s'appuie sur un réseau de stations de recharge où les conducteurs peuvent planifier plusieurs heures ou toute la nuit, ou sur des stations de suralimentation, chargées de recharger les voitures en 30 minutes environ. Mais, selon l’endroit où vous conduisez, ces stations peuvent être rares. Les énormes États du Midwest, comme le Kansas et le Missouri, n'en ont qu'une poignée, par exemple. Cela signifie qu'un voyage sur une longue distance dans une Tesla nécessite une planification minutieuse. La peur de s’épuiser loin d’une borne de recharge est si courante chez les conducteurs de voitures électriques qu’elle porte même un nom: «anxiété de l'autonomie».
Cushman envisage de convertir les stations-service en stations-service pour batteries, une pompe à la fois, à mesure que la demande augmente. Les stations pourraient utiliser leur infrastructure et leur chaîne de transport existantes pour le fluide électrolytique.
"Les compagnies pétrolières ne veulent pas voir toutes leurs stations-service laissées à l'écart, " dit Cushman. «Nous pouvons pomper nos électrolytes à travers les pipelines existants. Il n'y a rien de dangereux. tout est biodégradable. "
Les électrolytes usés pourraient être déversés dans des réservoirs de stockage dans des stations-service et expédiés vers une raffinerie, idéalement alimentée par une énergie solaire ou éolienne propre. Là, il pourrait être reconstitué et renvoyé directement aux stations-service.
«C'est un système en boucle fermée», déclare Cushman.
Cushman et son équipe, qui ont cofondé une société appelée Ifbattery LLC pour commercialiser la technologie, discutent actuellement avec l'armée de la possibilité d'utiliser la technologie de la batterie pour équiper des véhicules silencieux et furtifs avec une faible signature thermique pour attirer l'attention de l'ennemi. Ils cherchent également à construire de plus grands prototypes et à travailler avec des partenaires de fabrication pour amener éventuellement les batteries au marché civil. Cushman pense qu'il y a une "possibilité importante" que la technologie soit généralisée sur les routes américaines dans une décennie, mais hésite à faire des prédictions.
Bien qu'il existe toute une gamme de technologies de batteries à flux, elles ont eu du mal à arriver sur le marché et, lorsqu'elles le font, elles ont eu du mal à concurrencer les batteries au lithium-ion beaucoup plus établies. «Le problème avec les batteries à décharge est que la plupart des progrès réalisés à ce jour ont été réalisés en laboratoire», écrit Peter Maloney dans Utility Dive, un bulletin d'informations destiné au secteur des services publics. «Les batteries Li-ion, quant à elles, ont une longue tradition d'installations sur le terrain, allant des ordinateurs et téléphones intelligents aux véhicules électriques, en passant par les installations de stockage connectées au réseau à l'échelle du mégawatt.»
Mais des avancées telles que celles de Cushman peuvent changer l’équation. Le prix sera également un facteur important - les batteries à flux continu avaient tendance à utiliser des métaux relativement coûteux, tels que le vanadium. La batterie de Cushman utilise de l'eau, de l'éthanol, du sel et de l'aluminium ou du zinc bon marché.
«Ma responsabilité consistait à faire de la chimie», dit Cushman. «La création d’un produit commercialement viable n’est plus qu’un petit pas en avant."
