Les électrodes imprimées en 3D de l'Université de Waterloo améliorent les performances des batteries à flux de 52 %

fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche de l'Université de Waterloo (University of Waterloo) au Canada a utilisé la technologie d'impression 3D pour reconcevoir les composants essentiels des batteries à flux redox (Redox Flow Batteries, RFBs), fabriquant ainsi une géométrie d'électrode poreuse. Les tests en laboratoire montrent que cette structure améliore les performances de 52 % par rapport aux conceptions traditionnelles.

Cette recherche est dirigée par Maxime van der Heijden, professeur de génie chimique à l'université. L'équipe a adopté une géométrie de surface minimale à triple périodicité (TPMS) afin de contrôler plus précisément le trajet d'écoulement de l'électrolyte liquide à l'intérieur de la batterie, lui permettant d'atteindre la surface des électrodes où se produisent les réactions de stockage d'énergie. Les chercheurs ont fabriqué des pièces de test sur une imprimante 3D à traitement numérique de la lumière, puis ont soumis les pièces imprimées à un traitement thermique pour les transformer en électrodes de carbone conductrices.

Après avoir comparé plusieurs configurations TPMS, l'étude a révélé que la configuration « diamant » offrait les meilleures performances. Contrairement aux batteries traditionnelles qui stockent l'énergie dans des matériaux solides, les batteries à flux stockent l'énergie dans un électrolyte liquide contenu dans des réservoirs externes et utilisent des substances chimiques à base d'eau, sans faire intervenir les matériaux inflammables des batteries lithium-ion. L'augmentation du volume des réservoirs permet d'accroître la capacité de stockage d'énergie. Van der Heijden a indiqué que, étant donné qu'une part croissante de l'électricité provient de l'énergie éolienne et solaire intermittente, cette caractéristique rend ces batteries particulièrement adaptées au stockage d'énergie renouvelable à l'échelle du réseau.

L'équipe a testé les électrodes imprimées dans un dispositif de batterie à flux en laboratoire et dans une batterie à flux redox au vanadium en fonctionnement, confirmant que ces conceptions fonctionnent correctement dans des systèmes opérationnels réels. Les recherches futures se concentreront sur l'augmentation de la surface des électrodes, l'amélioration des méthodes de fabrication et l'élargissement des outils de conception pour les structures d'électrodes.