De nouvelles possibilités pour la conception de batteries légères et de piles à combustible


De nouvelles possibilités pour la conception de batteries légères et de piles à combustible

Des chercheurs de l’Université de Tsukuba utilisent des impulsions de lumière ultraviolette pour accéder aux propriétés des conducteurs ioniques qui sont autrement difficiles à obtenir en toute sécurité. Crédit : Université de Tsukuba

L’industrie automobile et d’autres industries travaillent dur pour améliorer les performances des batteries rechargeables et des à combustible. Des chercheurs japonais ont maintenant fait une découverte qui ouvrira de pour la stabilité future de l’environnement dans ce domaine de travail.

Dans un récent. étude publiée Matériaux appliqués aujourd’hui, des chercheurs de l’université de Tsukuba ont montré que la lumière ultraviolette peut moduler le transport d’ions oxyde dans un cristal de pérovskite à température ambiante, ouvrant ainsi un domaine de recherche jusque-là inaccessible.

Les performances des électrolytes des batteries et des piles à combustible dépendent des mouvements des électrons et des ions dans l’électrolyte. La modulation du mouvement des ions oxyde au sein de l’électrolyte pourrait améliorer la fonctionnalité des futures batteries et piles à combustible, par exemple en augmentant l’efficacité du stockage et de la libération d’énergie. L’utilisation de la lumière pour moduler le mouvement des ions – qui élargit la source d’apports d’énergie possibles – n’a jusqu’à présent été démontrée que pour les petits ions tels que les protons. Les chercheurs de l’université de Tsukuba ont voulu s’attaquer à cette limitation des mouvements ioniques réalisables.

« Traditionnellement, le transport d’atomes lourds et d’ions dans les matériaux solides a été un défi », explique le co-auteur principal de l’étude, le professeur Masaki Hada. « Nous nous sommes fixés pour objectif de développer un moyen simple qui peut être intégré de manière transparente dans des sources d’énergie durables. »

Les chercheurs se sont concentrés sur les cristaux de double pérovskite de cobalt, qui sont similaires aux matériaux courants utilisés dans la recherche sur les piles à combustible. Ils ont découvert que l’irradiation de lumière ultraviolette sur les cristaux à température ambiante déplace les ions oxyde sans détruire les cristaux, ce qui signifie que la fonction des cristaux est préservée.

« Les résultats de diffraction électronique, les résultats de spectroscopie et les calculs correspondants ont confirmé cette interprétation », explique le professeur Hada. « Avec une production d’énergie de 2 millijoules par centimètre carré, environ 6 % des ions oxyde subissent un désordre considérable dans les cristaux en quelques picosecondes sans endommager le cristal. »

Les liaisons cobalt-oxygène restreignent généralement considérablement le mouvement des oxydes, mais le transfert d’électrons induit par la lumière ultraviolette peut rompre ces liaisons. Cela facilite le mouvement des ions oxyde d’une manière qui accède à plusieurs états pertinents pour le stockage de l’énergie lumineuse appliquée.

Ces résultats ont de nombreuses applications. Une meilleure compréhension de la façon de manipuler les structures cristallines pertinentes pour le stockage d’énergie avec la lumière afin que les cristaux ne soient pas endommagés ouvrira de nouvelles possibilités dans les systèmes commerciaux d’énergie renouvelable.


Un nouvel électrolyte de pile à combustible


Plus d’information:
Masaki Hada et al., Transport d’oxygène photo-induit dans le cristal de pérovskite double de cobalt EuBaCo2O5.39, Matériaux appliqués aujourd’hui (2021). DOI : 10.1016 / j.apmt.2021.101167

Fourni par l’Université de Tsukuba

Citation: Nouvelles possibilités pour la de batteries et de piles à combustible alimentées par la lumière (2021, 7 septembre), consulté le 13 septembre 2021 à https://phys.org/news/2021-09-opportunities-light-powered-battery- pile à combustible.html

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