RMIT University
Puisant son inspiration dans le monde végétal, des chercheurs ont inventé une nouvelle électrode à base de graphène qui pourrait stimuler nos capacités de stockage de l’énergie de 3 000 %.
La production d’énergie renouvelable est aujourd’hui démocratisée, mais le stockage de cette énergie reste l’enjeu majeur de cette prochaine décennie. Solaire, éolien, géothermique… ces sources inépuisables dispensent de grandes quantités d’énergie, mais encore faut-il pouvoir les stocker et les maîtriser. C’est pourquoi les ingénieurs se tournent de plus en plus vers les supercondensateurs. Ces dispositifs de stockage de l’électricité fonctionnent comme des super batteries ultrarapides et devraient effectivement bientôt révolutionner notre quotidien.
Dans cette optique, une équipe de chercheurs australiens de l’Université RMIT de Melbourne décrit dans la revue Scientific Reports avoir conçu un nouveau système de stockage, un microsupercondensateur à base de graphène (couche atomique de carbones en hexagones) en s’inspirant de l’un des plus anciens végétaux de la Terre, la fougère, vieille d’au moins 400 millions d’années. Les feuilles de fougère présentent en effet une microstructure dont les formes autorépliquées optimisent la densité de veines permettant de transporter les chloroplastes depuis la surface exposée à la lumière où elles se chargent d’énergie vers les autres lieux de la plante, ce qui lui permet de stocker beaucoup d’énergie.
Sur l’image ci-dessous de la surface d’une feuille de fougère grossie 400 fois, vous pouvez clairement voir le modèle autorépliquant (fractal) que les chercheurs ont utilisé dans leur conception :
Pour stocker de l’énergie électrique aujourd’hui, les chercheurs disposent de condensateurs qui maintiennent séparées des charges positives et négatives à l’aide de deux électrodes parallèles séparées par un isolant : pour délivrer son énergie, on connecte les deux électrodes, ce qui fait circuler les charges. Ici, les chercheurs utilisent le dessin fractal des fougères pour créer une grande densité au cm² de structures parallèles à l’échelle nanométrique pouvant jouer le rôle d’électrodes.
Pour cela ils se sont servis du graphène qu’ils manipulent au laser. En utilisant une conception à base de fractales dans l’électrode de graphène et en le combinant avec des supercondensateurs existants, les chercheurs ont réussi à atteindre une capacité de stockage d’énergie trente fois supérieure à celles existantes. Couplé à une cellule photo-électrique, le système devient alors une batterie à supercondensateur rechargeable d’une grande efficacité. Le stockage de l’énergie ne sera visiblement bientôt plus un problème.