
DISCOVERY
Batteries à circulation aqueuses organiques de grande densité d’énergie
Aperçu
Batteries à circulation aqueuses organiques de grande densité d’énergie associant médiateurs et boosters fonctionnels
Dr Florence Geneste (UMR-CNRS 6226 Institut des Sciences Chimiques de Rennes, Université de Rennes)
Le projet Discovery se focalise sur le stockage des énergies intermittentes par des batteries aqueuses à flux. Il propose de lever le verrou technologique de la densité d’énergie qui limite actuellement le développement de ce type de batterie par l’introduction de solides organiques redox dans les réservoirs. L’effort porte sur trois éléments de la batterie intimement liés : les médiateurs redox, les solides organiques et la membrane. Des espèces redox hautement solubles seront conçues, puis les boosters solides seront identifiés, et de nouvelles membranes hydrocarbonées seront étudiées.
Mots-clés
Stockage, Redox-Targeting, Batteries redox flow aqueuses, membranes, posolyte, negolyte
Les tâches
Nos recherches
Médiateurs redox pour le posolyte
L’objectif est de préparer des composés dont la solubilité et le potentiel redox sont compatibles avec une utilisation comme posolyte dans des milieux neutres à basiques. Le projet s’attachera à développer des familles encore peu explorées telles que les dérivés de la phénothiazine, du ferrocène et des complexes de manganèse.
Médiateurs redox pour le négolyte
Cette tâche sera consacrée au développement de négolytes dérivés des quinones et des complexes de fer. L’impact de l’environnement électrolytique sur la solubilité, le potentiel redox et la stabilité des molécules redox sera examiné.
Solides organiques
Des solides organiques redox seront préparés selon deux approches : la synthèse de polymères redox et l’immobilisation de composés redox insolubles dans des matrices poreuses. La difficulté liée à la compatibilité des potentiels du médiateur et du solide organique sera contournée par une approche basée sur une analogie structurale entre les deux entités.
Mise en œuvre en batteries redox flow
Cette tâche sera dédiée aux tests en batterie. Il s’agira de développer des membranes sélectives non fluorées et stables, compatibles avec les solutions électrolytiques développées dans les tâches 1 et 2. Les systèmes médiateurs/solide organique/membrane les plus prometteurs seront testés en batteries à flux. Une analyse du cycle de vie et de la criticité des matériaux permettra d’évaluer l’impact environnemental de la batterie.
Le consortium
3 laboratoires académiques, 2 instituts du CEA
Ce projet contribuera au développement de nouveaux matériaux organiques redox solubles et insolubles en milieu aqueux et de membranes non-fluorées stables et sélectives pour des milieux neutres à basiques. La mise en œuvre de ces matériaux dans des batteries aqueuses à flux permettra d’atteindre les objectifs de performance en termes de densité d’énergie. Une analyse de cycle de vie de ces nouveaux systèmes de stockage stationnaire sera réalisée.
Les batteries redox aqueuses à circulation apparaissent comme une solution rentable à faible impact environnemental pour optimiser la production d’énergies renouvelables grâce à leur capacité de stockage élevée et à un rapport énergie/puissance flexible. Ce projet qui vise la préparation de matériaux organiques sans métaux critiques contribuera au développement de ces batteries aqueuses performantes en termes de sécurité (non-inflammables et non-explosives) et de durabilité (durée de vie élevée et recyclabilité). La synthèse de nouvelles membranes non-fluorées s’ajoute au caractère environnemental du projet.
Formation de 7 doctorants
