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Pour stocker l’énergie : faites entrer l’eau, pas le sel !

publié le , mis à jour le

Des physicien.ne.s viennent de mettre en évidence un nouvel effet osmotique sans membrane, entre l’intérieur et l’extérieur de particules nanoporeuses. La configuration des nanopores permet de supporter des pressions osmotiques géantes et présente des similitudes avec des sites enzymatiques.

L’absence de système de stockage à haute densité de puissance est aujourd’hui un frein au développement à large échelle de la production d’énergie renouvelable tel que le solaire où l’éolien. Une possibilité de stockage est d’utiliser une "anti-éponge" qui repousse l’eau hors de ces pores. A l’inverse d’une éponge habituelle, le remplissage, forcé, requiert de l’énergie alors que l’expulsion d’eau, spontanée, libère l’énergie stockée. Les "anti-éponges" étudiées sont des particules synthétisées par l’auto organisation de molécules hydrophobes qui forment des cages reliées par des portes de la taille d’une molécule d’eau.
L’entrée d’eau dans les pores nécessite de surmonter l’hydrophobie en appliquant une forte pression extérieure. L’énergie ainsi stockée est ensuite récupérée sur demande, par éjection spontanée de l’eau sous pression hors des particules. Une propriété étonnante liée au confinement nanométrique est l’absence de perte d’énergie lors du transport de l’eau.
Au cours de ces expériences il est apparu que la présence de sel augmente fortement la pression d’entrée de l’eau et donc l’énergie stockée. Les physiciens ont découvert que l’exclusion du sel hors des particules est responsable par effet osmotique de la grande surpression observée. Cette exclusion s’explique par la petite taille des portes ; des configurations analogues se retrouvent chez certaines enzymes.
De plus, les particules étant sollicitées en compression, elles ont une résistance mécanique bien supérieure aux membranes séparatrices ce qui a permis de valider le concept de pression osmotique jusqu’à des valeurs extrême de plus de 1000 atmosphères. Cette découverte permet d’accroitre la densité d’énergie du stockage nanoporeux qui émerge comme une alternative haute puissance aux supercapacités.

L’article vient d’être publié dans la revue Physical Review Letters. L’article est disponible sur HAL.

Contact :
Cyril Picard maître de conférences Université Joseph Fourier
cyril.picard@univ-grenoble-alpes.fr