Les appartements pourraient être les gigantesques batteries du futur

(Dan Tri) - La ville de demain pourrait être construite à partir de blocs de béton « respirants » et « réactifs », où le bâtiment lui-même devient partie intégrante du réseau mondial d'énergie verte.

Le béton est l'un des symboles de l'ère industrielle. Aujourd'hui, le Massachusetts Institute of Technology (MIT) le « redéfinit » comme une nouvelle source d'énergie.

^{Un mètre cube de} béton peut stocker 2 kWh d'électricité, soit suffisamment pour alimenter un réfrigérateur pendant 24 heures. Cette prouesse ouvre la voie à des bâtiments capables de produire, stocker et distribuer leur propre électricité.

Des matériaux de construction aux dispositifs de stockage d'énergie

Le béton est un matériau présent dans toutes les constructions, des maisons aux ponts en passant par les immeubles de grande hauteur.

L'équipe du MIT est en train de le transformer en « dispositif énergétique ». Ce nouveau béton, appelé ec3 (béton de carbone conducteur d'électrons), est composé de ciment, d'eau et de noir de carbone, un matériau hautement conducteur.

Contrairement au béton conventionnel, l'EC3 peut servir de supercondensateur. Une fois mélangé, moulé et durci, le bloc de béton est immergé dans une solution électrolytique qui permet aux ions chargés de pénétrer le réseau de carbone.

Le nouveau type de béton est appelé ec3, ce qui signifie béton de carbone conducteur d'électrons (Photo : MIT).

Deux électrodes EC3 séparées par une fine couche isolante créeront une structure capable de stocker de l'électricité.

Après deux ans d'optimisation, l'équipe de recherche a multiplié par près de 10 la capacité de stockage de l'EC3 par rapport à la première version annoncée en 2023. ^{1 m³} de ce matériau peut désormais stocker plus de 2 kWh, soit suffisamment pour alimenter un réfrigérateur pendant une journée entière.

Décryptage de la nanostructure clé pour augmenter la capacité de stockage

Pour parvenir à ce résultat, des scientifiques du MIT ont utilisé une technique de microscopie appelée tomographie FIB SEM, qui permet l'observation de réseaux de nanocarbone à l'intérieur du béton avec une résolution tridimensionnelle extrêmement élevée.

Cela leur a permis de mieux comprendre comment les particules de noir de carbone se lient au ciment et forment un système conducteur. Une fois affiné à l'échelle nanométrique, le matériau présente une surface spécifique plus importante, ce qui lui permet de stocker davantage de charges.

L'équipe a également testé différentes solutions électrolytiques. L'association d'un sel d'ammonium quaternaire et du solvant conducteur acétonitrile a permis de créer un environnement électrochimique stable, ce qui a entraîné une augmentation significative de la densité énergétique.

Des électrodes plus épaisses sont ajoutées pour augmenter la capacité de stockage sans post-traitement.

On estime que la densité énergétique de l'EC3 est actuellement d'environ 200 Wh/ ^m³ , bien supérieure à celle des matériaux de construction conventionnels. Grâce à cette efficacité, quelques blocs de murs en EC3 suffisent dans un appartement pour stocker l'électricité nécessaire à une consommation de courte durée.

Quand le béton peut ressentir et réagir

En plus de stocker l'électricité, la cellule EC3 peut également « détecter » son environnement et y réagir. Lors d'une expérience, des scientifiques ont construit une maquette de dôme miniature équipée de cellules EC3, produisant suffisamment d'électricité pour alimenter une LED de 9 V.

Non seulement elle stocke de l'électricité, mais l'EC3 peut aussi « détecter » et réagir à l'environnement (Photo : MIT).

Lorsqu'une charge était appliquée, l'intensité lumineuse variait en fonction de la force appliquée, indiquant que la tension fluctuait en conséquence.

Le Dr Admir Masic, codirecteur du centre de recherche EC3, a expliqué que si un dôme EC3 grandeur nature est soumis à des vents violents ou à des charges inhabituelles, sa production d'énergie fluctue. Ce signal peut être utilisé pour surveiller l'état de la structure en temps réel.

Cette technologie ouvre la voie à des bâtiments capables de s'alerter automatiquement en cas de fissures, de vibrations ou de surcharges. Chaque structure ne sera plus un simple bloc de béton statique, mais un système de matériaux « intelligents » capables de réagir à leur environnement.

Des avancées pour l'énergie propre et les infrastructures durables

L’arrivée de l’EC3 intervient à un moment où le monde a un besoin urgent de solutions de stockage d’énergie renouvelable. Les batteries lithium-ion sont très performantes, mais coûteuses, difficiles à recycler et dépendent de métaux rares.

Par ailleurs, le béton est bon marché, durable, largement disponible et peut être produit en masse sans impact majeur sur l'environnement.

Le MIT espère que la technologie ec3 pourra être intégrée aux fondations des maisons, aux murs, aux trottoirs ou aux chaussées pour stocker l'électricité provenant des panneaux solaires et des éoliennes.

En cas de surplus d'énergie, le système la stocke et la restitue lors des pics de demande. Au Japon, cette technologie a été testée à Sapporo pour chauffer les trottoirs et faciliter le déneigement et le dégivrage hivernal.

Si elle était commercialisée, la technologie ec3 pourrait transformer l'ensemble de l'infrastructure urbaine en un réseau de batteries distribuées, contribuant ainsi à stabiliser le réseau électrique national et à réduire la dépendance aux énergies fossiles.

Le MIT admet que l'EC3 n'égale toujours pas les batteries commerciales en termes de densité énergétique, mais elle ouvre la voie à un avenir où le béton ne sera plus seulement un matériau porteur, mais aussi un élément du système énergétique.

Source : https://dantri.com.vn/khoa-hoc/chung-cu-co-the-la-khoi-pin-khong-lo-trong-tuong-lai-20251014080130790.htm