Les scientifiques et les investisseurs ont investi des milliards de dollars dans la recherche de technologies alternatives dans le but d’éliminer les moteurs à combustion et de réduire les gaz à effet de serre. Le stockage de cette énergie reste le coût le plus important de la fabrication d’un véhicule électrique, ce qui nécessite des approches inhabituelles en matière de développement de matériaux.
Les batteries lithium-ion standard dominent actuellement car elles utilisent une technologie stable et bien connue avec des décennies d’histoire. Mais ces blocs d’alimentation ne sont toujours pas à la hauteur, l’anxiété liée à l’autonomie et au prix étant en tête de liste des raisons pour lesquelles les consommateurs sont réticents à acheter des véhicules électriques. Les piles à combustible à hydrogène font partie des alternatives étudiées, mais elles présentent elles aussi des inconvénients, notamment le manque d’infrastructures de ravitaillement en hydrogène.
Dans le cadre de l’une des nombreuses découvertes inédites découvertes par les scientifiques dans le domaine des énergies alternatives, des chercheurs japonais ont trouvé un moyen d’augmenter l’efficacité et de réduire les coûts. Leur secret est la caféine.
Une pile à combustible contient trois parties : une anode, où le courant commence, un électrolyte à travers lequel il circule, et une cathode en platine qui se connecte à un appareil externe pour créer de l’électricité. C’est à cette troisième étape que l’hydrogène et l’oxygène se combinent pour créer de l’eau – dans le processus de production d’électricité – qui est un sous-produit inoffensif comparé aux vapeurs toxiques qui s’échappent de l’arrière de la plupart des voitures. Le problème est qu’au fil du temps, la cathode s’incruste de couches d’hydroxyde de platine, réduisant ainsi l’efficacité du processus de production d’électricité.
Mais Masashi Nakamura, Ryuta Kubo et Rui Suzuki de l’Université de Chiba ont découvert que l’ajout d’une pincée de caféine à l’électrolyte limite la formation d’hydroxyde de platine. Le résultat : une multiplication par 11 de la réaction de la pile à combustible. Une telle augmentation signifie également que moins de platine est nécessaire en premier lieu, ce qui réduit encore les coûts.
Une avancée comme celle-ci ne supprimera pas tous les obstacles à l’expansion de la production et de l’adoption des véhicules électriques. L’une des principales préoccupations, le prix, a été atténuée par les économies d’échelle qui ont rendu le coût de fabrication des batteries beaucoup moins cher. Pourtant, le manque d’infrastructures de recharge et l’autonomie insuffisante restent des obstacles à l’achat, même à des prix de plus en plus bas.
C’est pourquoi l’industrie et la communauté scientifique sont impatientes de lancer de nouvelles idées pour voir ce qui colle. Prenez le cobalt, un autre élément crucial des cellules lithium-ion. La dégradation de l’environnement dans le processus d’exploitation minière et les fluctuations massives des prix incitent l’industrie à espérer qu’une alternative puisse se présenter. D’autres composés, dont le manganèse, le fer et le nickel, sont en cours d’exploration et pourraient finir par devenir viables. Les chercheurs ont également développé le sodium comme substitut bon marché au lithium, mais il peut stocker moins d’énergie par kilogramme, de sorte que son absorption n’allongera pas la distance parcourue par la plupart des voitures.
Et tandis que les scientifiques travaillent dur dans les laboratoires, l’intelligence artificielle pourrait être le prochain maillon vers de nouvelles avancées. En combinant IA et ordinateurs hautes performances, une équipe de Microsoft Corp. a identifié environ 500 000 matériaux possibles en quelques jours seulement. En analysant des tonnes de données, ils les ont réduites à 18 composés susceptibles d’être utilisés dans les batteries de véhicules électriques.
Après avoir évalué la liste et réalisé des échantillons physiques des matériaux suggérés, les scientifiques du Pacific Northwest National Laboratory ont trouvé un candidat capable d’obtenir les mêmes résultats que les batteries actuelles, mais avec 70 % de lithium en moins. Si elle est viable, cette approche réduirait le coût des batteries des véhicules électriques et atténuerait un goulet d’étranglement majeur en matière d’approvisionnement.
La plupart des recherches menées par les humains et l’IA sur les transports sans émissions n’aboutiront à rien ; c’est juste la nature de la découverte scientifique. Mais avec une dose de caféine et un ordinateur puissant, il n’y a rien que l’humanité ne puisse réaliser.
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2024-04-01 03:54:17
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