Source: BE Chine numéro 103 (20/04/2011) - Ambassade de France en Chine / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /66517.htm

Le stockage de l'énergie est une parade essentielle au caractère aléatoire et intermittent de la production d'énergie de sources renouvelables telle qu'éolienne et solaire. Ainsi, le développement des énergies renouvelables va de pair avec celui des batteries.

Si l'électrolyte d'une batterie était liquide, il serait possible de la recharger rapidement, en remplaçant l'électrolyte déchargé par un liquide chargé. Cette idée a suscité l'intérêt des batteries à flux redox, basées sur des électrolytes liquides. Les batteries à flux stockent l'électricité et la génèrent par une réaction d'oxydoréduction. Une membrane poreuse (typiquement du Nafion produit par la société DuPont) qui sépare les électrolytes liquides et les électrodes, permet l'échange de protons. Cependant, jusqu'à présent, les batteries à flux redox ont l'inconvénient de stocker significativement moins d'énergie que des batteries au lithium.

Beaucoup de couples réducteur/oxydant ont été étudiés. Le vanadium, élément très abondant sur terre, a retenu l'attention de la chercheuse Skyllas-Kazacos dans les années 1980. Les piles redox à base de vanadium, appelées VRB Vanadium Redox Battery, encore peu répandues font l'objet d'importantes recherches. Dans ces batteries, deux réservoirs d'électrolyte, contenant des espèces de vanadium de différentes valences, sont séparés par une membrane échangeuse d'ions. Lorsque la batterie est chargée, les ions de vanadium sont oxydés ou réduits, convertissant l'énergie chimique en énergie électrique. Une membrane idéale serait d'éviter la diffusion des ions vanadium à travers la membrane mais permettre uniquement la conductivité des protons. Cependant, le comportement inverse est prédominant et une large quantité d'ions de vanadium traverse la membrane, ce qui contribue à la décharge prématurée de la batterie. Les batteries à flux les plus couramment utilisées - polymère fluorés tels que le Nafion - laissent passer, malgré une conductivité protonique élevée et une bonne stabilité chimique, les ions de vanadium et sont relativement coûteuses à l'achat.

Des scientifiques chinois ont montré que des membranes utilisant le principe de nanofiltration pourraient accroître l'efficacité des piles redox à base de vanadium VRB, qui en font un outil viable pour le stockage de l'énergie à grande échelle. L'équipe du Prof. Li Xianfeng de l'Académie des Sciences en Chine à Dalian a synthétisé à partir de polyacrylonitrile (PAN) des membranes échangeuses d'ion pour batterie VRB. Les pores de la membrane peuvent être ajustés, ce qui permet aux scientifiques d'avoir la maîtrise des flux entre les deux électrolytes au cours des cycles de charge-décharge et ainsi améliorer les performances de la batterie.

L'équipe de chercheurs a ajusté la taille des pores de la membrane de PAN en jouant sur la concentration du polymère. Ils ont mesuré la sélectivité de la membrane vis-à-vis des ions de vanadium et des protons en plaçant la membrane dans une cellule avec du sulfate de vanadyle et de l'acide sulfurique d'un côté et de l'eau déminéralisée de l'autre. Ils ont prélevé dans le temps des échantillons dans le premier réservoir et les ont analysé avec un spectromètre UV-visible et un pH-mètre. Ils ont constaté que la membrane montre une conductivité accrue vis-à-vis des protons avec une distribution des tailles des pores plus petites. Les scientifiques ont montré que la nouvelle membrane rivalise avec les performances du matériau Nafion, mais pour un coût moindre.