Les voitures électriques voient leur autonomie s'améliorer au fil des nouvelles générations de batteries et de techniques améliorant peu à peu leur densité énergétique.
Mais il n'existe pas encore vraiment de solution pour alimenter des moyens de locomotion plus imposants comme des avions. Le poids des batteries reste un facteur limitant que les technologies actuelles peinent encore à résoudre.
D'où la nécessité de trouver des alternatives permettant d'augmenter drastiquement la densité énergétique de solutions de stockage d'énergie pour les futurs trains, avions ou navires à motorisation électrique dans l'optique d'éliminer les émissions de gaz à effet de serre.
Le sodium, voie alternative de la pile à combustible
Les chercheurs du MIT (Massachusetts Intitute of Technology) ont imaginé un nouveau type de pile à combustible qui pourrait être utilisé pour les moyens de transport du futur.
Si les piles à combustible à hydrogène sont déjà une solution à l'étude, les scientifiques américains ont travaillé ici sur un concept de pile à combustible utilisant plutôt du sodium liquide.
L'un de ses avantages est qu'il s'agit d'une matière première abondante et peu coûteuse, ce qui fait de cette ressource une voie de recherche également pour des batteries au sodium qui remplaceront peut-être les batteries Li-Ion dans certaines applications ou dans des véhicules.
Batterie sodium-Ion du français Tiamat
Dans le cas de la pile à combustible, une réaction est générée entre le sodium liquide stocké et l'oxygène de l'air pour produire de l'électricité. Selon les premières expérimentations, ce type de solution pourrait stocker jusqu'à trois fois plus d'énergie par unité de poids qu'une batterie Li-Ion standard.
Atteindre les 1000 Wh/Kg
Cela permettrait donc de se rapprocher du seuil des 1000 Wh/Kg, valeur estimée pour permettre un usage dans l'aviation (et encore pour des lignes courtes), contre 300 Wh/Kg environ pour les batteries électriques utilisées dans les véhicules actuellement.
Les chercheurs du MIT anticipent donc un usage de leur trouvaille dans pour les lignes régionales de l'aviation civile, qui représentent l'essentiel du trafic aérien domestique, mais aussi pour d'autres moyens de transport intéressés par la combinaison d'une importante densité énergétique à un tarif bas.
Les premiers prototypes réalisés en laboratoire ont permis d'atteindre une densité de 1500 Wh/Kg par cellule, ce qui pourrait aboutir à une densité de 1000 Wh/Kg pour un système de pile à combustible complet.
Le bicarbonate de sodium, un déchet de réaction utile
La réaction génère des oxydes de sodium qui pourraient être relâchés à l'extérieur de l'avion pour se combiner avec le CO2 de l'atmosphère pour former du carbonate de sodium puis du bicarbonate de sodium, retirant du gaz à effet de serre de l'atmosphère.
Ce bicarbonate de sodium, en tombant dans les océans, pourrait en outre contribuer à réduire leur acidification qui constitue actuellement un frein à leur capacité d'absorption du CO2 atmosphérique.
La généralisation de systèmes électriques alimentés par des piles à combustible à sodium aurait donc plusieurs avantages : augmentation de la densité énergétique et contribution à la dépollution de l'atmosphère.
Et ce n'est pas tout puisque la pile à combustible est aussi moins dangereuse que la batterie Li-Ion car si le sodium peut facilement s'enflammer et nécessite toujours des précautions, l'autre réactif est l'air ambiant et non un autre composant à confiner soigneusement. Sur des applications à très haute densité d'énergie, c'est un atout non négligeable.
Les chercheurs du MIT affirment que leur invention n'est pas qu'une idée de laboratoire et qu'elle peut devenir une application industrielle dans un délai raisonnable.
La pile à combustible fonctionnerait comme un réservoir à recharger une fois vidé et il suffit ensuite de le chauffer à 98 degrés Celsius pour rendre le sodium liquide. Rien de très compliqué en soi et plus simple que les modalités de stockage et d'approvisionnement en hydrogène.
Les chercheurs espèrent pouvoir réaliser les premières démonstrations de drones alimentés avec des piles à combustible au sodium dès l'an prochain avant d'envisager une commercialisation.
