ARCHIVÉ - Une nouvelle génération de piles s'apprête à prendre la route

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Le 07 mai 2007— Ottawa (Ontario)

De la minuscule source d'énergie qui alimente un stimulateur cardiaque essentiel à la vie aux gigantesques assemblages de cellules qui stockent l'électricité d'une éolienne, les piles font désormais partie du paysage humain. Et leur importance ne cesse de grandir, alors qu'elles affranchiront l'économie de la surexploitation des combustibles fossiles, que brûlent quotidiennement des millions de véhicules.

Sachet pour stocker un groupe de cellules
Sachet pour stocker un groupe de cellules

Les combustibles fossiles pourraient servir à des choses bien plus intéressantes que la simple combustion dans le moteur des automobiles et Isobel Davidson, scientifique au CNRC, envisage de meilleurs moyens pour nos déplacements. À la tête d'un projet sur les systèmes de stockage évolués de l'électricité à l'Institut de technologie des procédés chimiques et de l'environnement du CNRC (ITPCE-CNRC), Mme Davidson cherche comment faire prendre la route aux piles de la nouvelle génération.

Ce qui signifie bien plus que marier un dispositif emmagasinant l'électricité aux moteurs à essence classiques pour obtenir un système hybride comme nous en montrent de plus en plus les constructeurs d'automobiles. L'équipe du CNRC songe déjà à l'étape suivante : un véhicule électrique hybride rechargeable qui fonctionnera uniquement grâce à sa batterie, batterie que le conducteur branchera à la première prise venue pour la recharger.

Cycleur de piles à combustible
Cycleur de piles à combustible

Avant qu'un tel véhicule envahisse les routes cependant, la technologie des piles doit évoluer en conséquence. Pour l'instant, le modèle de pile le plus populaire, qui emmagasine l'énergie grâce aux ions lithium ne convient pas. « La plupart des gens s'en contentent pour leur téléphone cellulaire ou leur ordinateur portable, mais deux choses seraient à craindre si on s'en servait dans une automobile, affirme Mme Davidson : la sécurité et la fiabilité. »

La chercheuse précise en effet que le solvant organique qui permet aux piles au lithium de stocker l'électricité est à la fois volatil et inflammable. Il accumule une grande quantité d'énergie dans un espace confiné. Si le contenant subit des dommages – s'il est percé par un objet de métal, par exemple – il peut s'ensuivre une petite explosion suivie d'un léger incendie. Advenant une collision, l'explosion et l'incendie seraient beaucoup plus graves. C'est pourquoi Mme Davidson et ses collègues étudient une gamme de solvants moins dangereux, mais possédant des propriétés électrochimiques analogues.

Un candidat particulièrement prometteur est le succinonitrile, une substance cireuse comme du plastique. Fondu et mélangé aux sels adéquats, on obtient un composé qui conduit les ions du lithium mais pas ses électrons, si bien que la pile conserve sa charge. Le succinonitrile fait partie des matériaux que les chercheurs de l'ITPCE-CNRC combinent aux sels du lithium dans l'espoir de trouver des électrolytes ininflammables, non corrosifs, électrochimiquement stables et, surtout, bon marché. Tous les jours, les membres de l'équipe insèrent diverses recettes dans de petites cellules circulaires, pour faire des tests sur des douzaines d'échantillons dans leur laboratoire.

L'équipe de Mme Davidson procède fort de la même manière pour trouver de nouveaux matériaux pour la cathode, avec l'espoir de découvrir un substitut intéressant au cobalt, de plus en plus coûteux, qu'on emploie couramment dans les piles au lithium. Parmi les candidats possibles, mentionnons les oxydes du manganèse et les phosphates de fer. Comme c'est le cas avec les électrolytes cependant, le but consiste à dénicher un mélange qui satisfera aux appréciables exigences de performance des véhicules hybrides rechargeables.

Aussi élusif que puisse sembler cet objectif, la scientifique est persuadée que le jeu en vaut la chandelle. Elle cite une étude récente du Département de l'énergie américain – qui s'intéresse lui aussi à cette technologie – voulant que, si on convertissait l'ensemble du parc automobile nord-américain du jour au lendemain en véhicules électriques, le réseau d'électricité existant suffirait à l'alimenter, grâce à la capacité inutilisée la nuit, en dehors des périodes de crête.

Pareille stratégie conviendrait à merveille au Canada, car une bonne part de son électricité vient de l'eau ou du nucléaire, et non d'hydrocarbures comme le pétrole, le gaz naturel ou le charbon. À vrai dire, estime Mme Davidson, l'avènement de la technologie des piles appropriées et des véhicules électriques pourrait changer notre façon de voir les carburants.

« Nous utiliserions les électrons comme combustible pour nous déplacer », termine-t-elle. Il s'ensuivrait une réduction de la pollution, le dégagement d'une quantité minimale de gaz à effet de serre responsables du changement climatique et l'économie de précieux combustibles fossiles à d'autres usages.


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