La batterie aux algues vertes peut révolutionner l'industrie du stockage d'énergie -

Par Francis Rousseau du blog Energies de la mer (un blog passionnant)

" (...) La clé de la découverte réside dans la particularité de Aegagropila linnaei à produire un type unique de cellulose à condition de la cultiver sur une très grande surface (1 gramme de matière produite par 80 m2). En recouvrant cette cellulose algale d'un polymère conducteur bien connu appelé polypyrrole (ppy), l'équipe a "réussi à produire une batterie d'une extrême légèreté qui bouleverse toutes les normes connues aussi bien en matière de capacités de stockage que de temps de charge" (...)

Lire la suite :
http://energiesdelamer.blogspot.com/2009/09/la-batterie-aux-algues-vertes-peut.html

Il y a une erreur dans cet article du blog Energies de la mer : "à condition de cultiver l'algue sur une très grande surface (1 gramme de matière produite par 80 m2)."

Ce n'est cela que disent les chercheurs suèdois et finlandais : "The composite conductive paper material is shown to have a specific surface area of 80 m2 g−1"

Il s'agit de la surface conductrice de la cellulose de l'algue, pas de la surface à cultiver pour obtenir 1 gramme de cellulose (sur 80m2, on peut obtenir plusieurs kilogrammes de biomasse cellulosique algale chaque année). La structure moléculaire spécifique de la cellulose d'Aegagropila linnaei (agencement tridimentionnel des molécules de glucose) permet d'avoir cette grande surface condustrice. La structure 3D de cette cellulose Cladophora combinée avec des molécules polypyrolliques permet la pénètration des ions.  C'est toute la valeur de cette découverte pour les apllications batteries. Mots clés : polymères biologiques conducteurs.

Gustav Nyström : "These algae has a special cellulose structure characterised by a very large surface area" ("Ces algues ont possèdent une cellulose spécifique qui se déploie dans l'espace en offrant une grande surface")


Photo : De la plante à la cellulose (ici, avec une céréale) :



La densité énergétique obtenue avec ce type de cellulose (25Wh/kg, soit 2,5 kWh pour 100kg ; pour mémoire une voiture électrique standard consomme environ 0,15kWh/km) est  du même ordre de grandeur des batteries au plomb (les chercheurs indiquent que la marge de progrès théorique reste élevée) et la batterie n'a perdu que 6% de sa capacité au bout de 100 cycles de charge. Un matériaux biologique, entièrement recyclable et bon marché. 



L'une des chercheuses de l'équipe indique qu'il sera possible de produire les composants de la batteries à la maison, avec un simple aquarium :)

- Olivier

NB : Merci à Jean-Luc pour l'info à propos de cette découverte.


Photo : Aegagropila linnaei (Ex Cladophora aegagropila)
Plus d'infos sur cette espèce : http://www.aquabase.org/algae/view.php3?id=13

Publication scientifique :

Ultrafast All-Polymer Paper-Based Batteries
Gustav Nystrm^†, Aamir Razaq^†, Maria Strømme*^†, Leif Nyholm*^‡ and Albert Mihranyan*^†

Nanotechnology and Functional Materials, Department of Engineering Sciences, The Ångstrm Laboratory, Uppsala University, Box 534, 751 21 Uppsala, Sweden, and Department of Materials Chemistry, The Ångstrm Laboratory, Uppsala University, Box 538, 751 21 Uppsala, Sweden

† Department of Engineering Sciences, The Ångstrm Laboratory.

‡ Department of Materials Chemistry, The Ångstrm Laboratory.

Conducting polymers for battery applications have been subject to numerous investigations during the last two decades. However, the functional charging rates and the cycling stabilities have so far been found to be insufficient for practical applications. These shortcomings can, at least partially, be explained by the fact that thick layers of the conducting polymers have been used to obtain sufficient capacities of the batteries. In the present letter, we introduce a novel nanostructured high-surface area electrode material for energy storage applications composed of cellulose fibers of algal origin individually coated with a 50 nm thin layer of polypyrrole. Our results show the hitherto highest reported charge capacities and charging rates for an all polymer paper-based battery. The composite conductive paper material is shown to have a specific surface area of 80 m² g⁻¹ and batteries based on this material can be charged with currents as high as 600 mA cm⁻² with only 6% loss in capacity over 100 subsequent charge and discharge cycles. The aqueous-based batteries, which are entirely based on cellulose and polypyrrole and exhibit charge capacities between 25 and 33 mAh g⁻¹ or 38−50 mAh g⁻¹ per weight of the active material, open up new possibilities for the production of environmentally friendly, cost efficient, up-scalable and lightweight energy storage systems.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl901852h

Autre publication :

Mihranyan, A. Nyholm, L., Garcia Bennett, A., Strømme, M. (2008). A novel high surface area conducting paper material composed of polypyrrole and Cladophora cellulose, Journal of Physical Chemistry, accepted.

Photo : Prof. Maria Strømme and Gustav Nyström found algae can serve as an effective coating substrate for use in eco-friendly batteries.







En ligne :

High Surface Area Conducting Paper Materials composed of  Polypyrrole and Cladophora cellulose
http://ecsmeet6.peerx-press.org/ms_files/ecsmeet6/2009/04/23/00002101/00/2101_0_art_1_kljplh_cnvpdf.pdf

High surface area paper sheets for ion-exchange and separation of biomolecules
http://personal.teknik.uu.se/Teknikvetenskaper/nfm/projects/condpaper.html


Revue de presse :

Troublesome green algae serve as coating substrate in record-setting battery - (...) "These algae has a special cellulose structure characterised by a very large surface area," says Gustav Nyström, a doctoral student in nanotechnology and the first author of the article. "By coating this structure with a thin layer of conducting polymer, we have succeeded in producing a battery that weighs almost nothing and that has set new charge-time and capacity records for polymer-cellulose-based batteries." 
 (...)
http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=34644

Troublesome green algae serve as coating substrate in record-setting battery
http://www.physorg.com/news171807013.html

Troublesome Algae Sets Battery Record
http://www.laboratoryequipment.com/News-algae-battery-nanostructure-091109.aspx

Environmentally Friendly Batteries Made From Plants and Algae
http://www.azocleantech.com/details.asp?newsID=6578

Algae-Based, Non-Metallic Batteries Could Revolutionize Energy Storage Industry
http://gas2.org/2009/09/11/algae-based-non-metallic-batteries-could-revolutionize-energy-storage-industry/




Photo : structure moléculaire de la cellulose, un polymère du glucose. La cellulose est la molécule la plus abondante sur terre.