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Des chercheurs japonais ont montré qu’un matériau courant pouvait stocker efficacement la chaleur et la libérer rapidement, ouvrant la voie à son utilisation dans un vaste éventail de domaines.

Un matériau versatile

Le minéral d’oxyde de manganèse stratifié contient des ions de potassium et de l’eau sous forme cristalline, impliquant que ce matériau commun puisse à la fois être utilisé pour le stockage de l’énergie ainsi que comme catalyseur pour l’hydrolyse. Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Nature Communications, des scientifiques de l’université du Tohoku et de la Rigaku Corporation ont mis en évidence un autre de ses « talents ».

Après avoir réduit le minéral en poudre, l’équipe a utilisé les rayons X et la microscopie électronique à transmission afin d’étudier sa structure cristalline lorsqu’il était chauffé et refroidi. Il s’est avéré que celui-ci était non seulement en mesure de stocker la chaleur, mais également de la libérer à la demande, grâce à un mécanisme connu sous le nom d’intercalation de l’eau.

Essentiellement, lorsque le minéral d’oxyde de manganèse stratifié est exposé à une température suffisamment élevée, les molécules d’eau stockées à l’intérieur gagnent de l’énergie et sont libérées dans l’air environnant. Pour libérer l’énergie thermique qu’il a emmagasiné, il suffit simplement de le réhydrater en l’exposant à l’air humide. Dans ce cas, le matériau a été chauffé à 200 °C pour déclencher sa déshydratation, puis refroidi à 120 °C afin de libérer la chaleur stockée.

Représentation schématique de la structure du matériau — © Norihiko L. Okamoto

Des propriétés impressionnantes

« Ce mécanisme d’intercalation, où les molécules d’eau sont insérées de manière réversible dans un matériau stratifié, est très avantageux pour le stockage de la chaleur », souligne Tetsu Ichitsubo, auteur principal de l’étude. « Il est très rapide, réversible et ne modifie pas la structure du matériau. De plus, l’oxygène ambiant ne dégrade pas le cristal d’oxyde de manganèse stratifié et l’eau ne le dissout pas. »

Présentant une densité énergétique supérieure à 1 000 mégajoules par mètre cube, ce matériau durable peut être chargé et déchargé en quelques minutes, ce qui le rendrait particulièrement utile pour capter et réutiliser l’énergie perdue sous forme de chaleur lors de nombreux processus, notamment industriels.

Il y a quelques semaines, des chercheurs suédois avaient dévoilé un dispositif liquide capable de stocker l’énergie solaire pendant des années et de la libérer à la demande, jetant les bases d’une électronique auto-rechargeable.

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