Lien manquant découvert: De nouvelles recherches ouvrent la voie pour recharger les téléphones en moins d'une minute

Des chercheurs de l’Université de Boulder ont fait une percée dans la compréhension du mouvement des ions dans les matériaux poreux, ce qui pourrait permettre de charger plus rapidement les supercondensateurs et de transformer le stockage d’énergie pour l’électronique et les réseaux électriques. Crédit : SciTechDaily.com

Les scientifiques de l’Université de Boulder ont découvert comment les ions se déplacent dans de minuscules pores, améliorant potentiellement le stockage d’énergie dans des appareils comme les supercondensateurs. Leurs recherches mettent à jour la loi de Kirchhoff, avec des implications importantes pour le stockage d’énergie dans les véhicules et les réseaux électriques.

Imaginez si votre ordinateur portable ou votre téléphone déchargé pouvait être chargé en une minute, ou si une voiture électrique pouvait être entièrement alimentée en seulement 10 minutes. Bien que cela ne soit pas encore possible, de nouvelles recherches menées par une équipe de scientifiques de l’Université de Boulder pourraient potentiellement faire de ces avancées une réalité.

Publiées dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, les chercheurs du laboratoire d’Ankur Gupta ont découvert comment de minuscules particules chargées, appelées ions, se déplacent dans un réseau complexe de pores minuscules. Cette percée pourrait conduire au développement de dispositifs de stockage d’énergie plus efficaces, tels que les supercondensateurs, a déclaré Gupta, professeur adjoint de génie chimique et biologique.

« Étant donné le rôle crucial de l’énergie dans l’avenir de la planète, j’ai eu envie d’appliquer mes connaissances en génie chimique à l’avancement des dispositifs de stockage d’énergie », a déclaré Gupta. « J’avais l’impression que le sujet était quelque peu sous-exploré et qu’il s’agissait donc d’une opportunité parfaite. »

Gupta a expliqué que plusieurs techniques de génie chimique sont utilisées pour étudier l’écoulement dans les matériaux poreux tels que les réservoirs de pétrole et la filtration de l’eau, mais qu’elles n’ont pas été pleinement utilisées dans certains systèmes de stockage d’énergie.

Cette découverte est importante non seulement pour le stockage de l’énergie dans les véhicules et les appareils électroniques, mais aussi pour les réseaux électriques, où la demande énergétique fluctuante nécessite un stockage efficace pour éviter le gaspillage pendant les périodes de faible demande et pour assurer un approvisionnement rapide pendant les périodes de forte demande.

Les supercondensateurs, des dispositifs de stockage d’énergie qui reposent sur l’accumulation d’ions dans leurs pores, ont des temps de charge rapides et une durée de vie plus longue que les batteries.

« L’attrait principal des supercondensateurs réside dans leur vitesse », a déclaré Gupta. « Alors, comment pouvons-nous accélérer leur charge et leur libération d’énergie ? Par le mouvement plus efficace des ions. »

Leurs résultats modifient la loi de Kirchhoff, qui régit le flux de courant dans les circuits électriques depuis 1845 et qui est un élément essentiel des cours de sciences des lycéens. Contrairement aux électrons, les ions se déplacent en raison des champs électriques et de la diffusion, et les chercheurs ont déterminé que leurs mouvements aux intersections des pores sont différents de ce qui était décrit dans la loi de Kirchhoff.

Avant l’étude, les mouvements des ions n’étaient décrits dans la littérature que dans un seul pore droit. Grâce à cette recherche, le mouvement des ions dans un réseau complexe de milliers de pores interconnectés peut être simulé et prédit en quelques minutes.