fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs de l'Université de Californie à Santa Barbara ont mis au point une batterie solaire moléculaire capable de capturer l'énergie lumineuse et de la stocker dans une structure chimique, puis de la libérer sous forme de chaleur à la demande. Cette technologie présente une densité énergétique supérieure à 1,6 MJ/kg et peut faire bouillir de l'eau dans des conditions ambiantes.
L'un des principaux défis des applications de chauffage solaire est le stockage de l'énergie pour surmonter la dépendance à la lumière du jour. La molécule développée par l'équipe, appelée pyrimidone (pirimidona), change de structure sous l'effet de la lumière solaire pour entrer dans un état de haute énergie, puis peut libérer l'énergie thermique stockée. Cette étude, publiée dans la revue Science, relève du domaine de la technologie de stockage thermique solaire moléculaire (MOST). Contrairement aux panneaux solaires traditionnels qui convertissent l'énergie lumineuse en électricité, le système MOST stocke directement l'énergie à l'intérieur des molécules.
Le premier auteur de l'étude, Nguyen Han, compare le principe de fonctionnement de la molécule à un ressort comprimé. La pyrimidone absorbe l'énergie lorsqu'elle est activée par la lumière, puis la libère lorsqu'elle est déclenchée. Les chercheurs soulignent que le processus est réversible : le matériau peut stocker et libérer de l'énergie à plusieurs reprises sans dégradation observée. Nguyen Han indique que c'est cette transformation réversible qui a suscité l'intérêt de la recherche : l'équipe n'utilise pas le changement de couleur, mais applique le même principe pour stocker l'énergie et réutiliser le matériau.
Les chercheurs se sont inspirés des structures d'ADN et des matériaux photochromiques (comme les verres de lunettes à changement de couleur), qui subissent des changements de forme réversibles sous l'effet de la lumière. La structure de cette molécule imite les composants de l'ADN qui réagissent aux rayons ultraviolets. Avec le soutien des calculs de KN Houk de l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA), l'équipe a optimisé le composé pour le rendre plus stable et capable de conserver l'énergie plus longtemps. Nguyen Han explique que la conception moléculaire visait la simplicité : l'équipe a éliminé les éléments jugés inutiles pour construire une structure de stockage solaire compacte et efficace.
La densité énergétique de ce matériau dépasse 1,6 MJ/kg, soit une valeur supérieure à celle des batteries lithium-ion typiques, qui est d'environ 0,9 MJ/kg. Cette performance est considérée comme significative pour le système MOST, car la molécule peut fournir suffisamment d'énergie pour faire bouillir de l'eau dans des conditions ambiantes. La solubilité de la pyrimidone ouvre également la voie à son utilisation dans des capteurs solaires : le matériau peut circuler dans le système, stockant l'énergie pendant la journée et libérant ensuite la chaleur. Le co-auteur Benjamin Baker souligne que la différence pratique entre les deux réside dans le fait que les panneaux solaires nécessitent un système de batterie supplémentaire, tandis que le matériau de stockage thermique solaire moléculaire peut lui-même stocker l'énergie lumineuse.
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