La pile à combustible Na-air produit 1500 Wh/kg
Une cellule H modifiée avec des électrodes et une membrane céramique conductrice d’ions pour mener des expériences sur les piles à combustible sodium-air
L’avenir des véhicules électriques et des transports pourrait ne pas dépendre des batteries, mais des piles à combustible comme celle mise au point par les chercheurs du MIT. La pile à combustible n’est pas un dispositif de chargement – elle dépend uniquement du combustible. Dans le cas de la pile H, le combustible est le sodium métal liquide, largement disponible et peu coûteux. De l’autre côté de la pile, l’air normal est une source d’atomes d’oxygène. Entre les deux, une couche de céramique solide sert d « électrolyte, permettant aux ions sodium de passer librement, et une électrode poreuse orientée vers l’air aide le sodium à réagir chimiquement avec l’oxygène et à produire de l » électricité.
« Nous nous attendons à ce que les gens pensent qu’il s’agit d’une idée totalement folle », déclare Chiang, qui est professeur de céramique à Kyocera. « Si ce n’était pas le cas, je serais un peu déçu, car si les gens ne pensent pas que quelque chose est totalement fou au début, il est probable que ce ne sera pas si révolutionnaire. Lors d’une série d’expériences avec un prototype, les chercheurs ont démontré que cette cellule pouvait transporter plus de trois fois plus d » énergie par unité de poids que les batteries lithium-ion utilisées dans la quasi-totalité des véhicules électriques actuels.
L’équipe a produit deux versions différentes d’un prototype du système à l’échelle du laboratoire. Dans l’une d’elles, appelée cellule H, deux tubes de verre verticaux sont reliés par un tube central qui contient un électrolyte céramique solide et une électrode d’air poreuse. Le sodium métal liquide remplit le tube d’un côté et l’air circule de l’autre, fournissant l’oxygène nécessaire à la réaction électrochimique au centre, qui finit par consommer progressivement le combustible sodium. L’autre prototype utilise une conception horizontale, avec un plateau de matériau électrolytique contenant le combustible de sodium liquide. L’électrode à air poreux, qui facilite la réaction, est fixée au fond du plateau.
Les tests effectués avec un flux d’air dont le taux d’humidité est soigneusement contrôlé ont permis d’obtenir un niveau de plus de 1 500 wattheures par kilogramme au niveau d’une « pile » individuelle, ce qui se traduirait par plus de 1 000 wattheures au niveau de l’ensemble du système, précise M. Chiang.
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