En janvier 2009, Encarnacion Raymundi - Piñero, spécialiste des supercondensateurs, a reçu la médaille de bronze du CNRS. Egalement auteur d'articles pour les Techniques de l'Ingénieur, elle revient sur ses travaux et leurs développements.
En janvier 2009, Encarnacion Raymundi – Piñero, spécialiste des supercondensateurs, a reçu la médaille de bronze du CNRS. Cette distinction récompense le premier travail d’un chercheur, qui fait de lui un spécialiste dans son domaine, et représente un encouragement du CNRS à poursuivre ses travaux. Egalement auteur d’articles pour les Techniques de l’Ingénieur, Encarnacion Raymundi – Piñero, chercheur au sein Centre de recherche sur la matière divisée d’Orléans, revient sur ses travaux et leurs développements.
Techniques de l’Ingénieur : Vous travaillez, au sein du CRMD d’Orléans, sur les supercondensateurs. Quelles sont les applications de ces dispositifs et leurs principaux atouts ?
Encarnacion Raymundi – Piñero : » Les supercondensateurs sont des systèmes de stockage de l’énergie. Constitués de deux électrodes, d’une membrane poreuse et d’un électrolyte, ils ont une capacité de stockage bien supérieure à celle des condensateurs traditionnels tout en utilisant un espace plus petit. Autres avantages : ils délivrent plus de puissance qu’une batterie, restituent l’énergie stockée beaucoup plus rapidement et ont une plus grande durée de vie. De fait, ils sont utilisés dans tous les secteurs industriels où l’on a besoin d’une grande quantité d’énergie dans un court laps de temps (Voir l’article de la base documentaire » Applications des superconducteurs « ). On s’attend à les retrouver sur les mêmes marchés que les batteries : à savoir les téléphones portables, les ordinateurs et plus largement les appareils portatifs, mais aussi dans les véhicules électriques et, plus généralement, dans le domaine des transports terrestres. Enfin, ils peuvent être utilisés dans le secteur éolien pour varier rapidement la direction des pales afin d’augmenter l’efficacité des éoliennes face aux changements de direction du vent.
Sur quoi portent vos recherches dans ce domaine ? Quels sont les défis que vous cherchez à relever ?
Les supercondensateurs sont des systèmes de puissance. Aujourd’hui, nous cherchons à élargir le spectre de leurs applications. Dans ce cadre, le principal défi que nous essayons de relever est de multiplier par 10 la densité d’énergie qu’ils délivrent tout en maintenant un coût relativement faible et en rendant ces dispositifs plus propres. Pour améliorer les supercondensateurs, nous travaillons dans deux directions.
La première consiste à trouver de nouveaux matériaux peu coûteux pour fabriquer les électrodes. Dans ce domaine, nous avons mis au point un matériau à base de carbone que nous obtenons à partir d’algues qui sont utilisées dans l’industrie alimentaire. A ce jour, nous avons déposé deux brevets sur ce procédé : un en 2007 et un en 2008.
La seconde direction dans laquelle nous travaillons, consiste à proposer un électrolyte de substitution à ceux qui utilisent l’acétonitrile comme solvant. Car si ce produit est très performant, c’est un solvant toxique, interdit d’ores et déjà au Japon, et qui a de fortes chances de l’être également en Europe. Pour le remplacer, nous travaillons sur des électrolytes aqueux, tels que des solutions d’acide sulfurique, des solutions de potasse ou encore des solutions de sulfate de sodium. Le problème est que l’énergie et la puissance des supercondensateurs dépend directement de la tension entre les deux électrodes dans l’électrolyte. Or, celle-ci atteint jusqu’à 2,7 volts pour les électrolytes à base d’acétonitrile, tandis qu’elle n’est que de 0,8 à 1 volt pour les électrolytes aqueux.
Pour y remédier, nous avons développé des systèmes asymétriques, c’est-à-dire des supercondensateurs dont les électrodes sont constituées de matériaux différents, ce qui nous permet d’atteindre une tension qui oscille entre 2 et 2,2 volts et d’améliorer considérablement les capacités de stockage de ces dispositifs. A ce niveau, nous avons déposé un brevet.
Y-a-t-il d’ores et déjà des applications industrielles à vos travaux ? Quels secteurs pourraient être les plus intéressés ?
Pour l’instant, il n’y a pas d’applications industrielles. Mais que ce soit pour les électrodes en matériaux carbonés à base d’algues ou le principe des systèmes asymétriques, nous travaillons en relation avec des industriels. Mais nous en sommes plutôt au stade des développements. Dans ce cadre, nos partenaires sont des industriels des supercondensateurs qui ont des contacts avec l’industrie de l’automobile. Il y a d’autres marchés à conquérir, mais pour cela, nous devons encore gagner en densité d’énergie. Mais au final, je pense que l’avenir des supercondensateurs est moins, à terme, de se substituer aux batteries si performantes soient-elles que de les compléter en récupérant, par exemple, l’énergie du freinage d’une voiture, et en la restituant efficacement lors des accélérations. »
Le parcours d’Encarnacion Raymundo-Piñero
Titulaire d’une licence en sciences chimiques, Encarnacion Raymundo-Piñero obtient son doctorat dans cette même discipline au cours de l’année 2000 à l’Université d’Alicante. Elle décroche aussitôt un poste d’enseignant chercheur en chimie organique dans cette même ville, où elle restera deux ans, entrecoupés d’un premier postdoc qu’elle réalise aux Etats-Unis. Puis, en 2002, elle obtient une bourse Marie-Curie qui l’amène dans le Centre de recherche sur la matière divisée d’Orléans (CRMD) où elle poursuit ses recherches pour devenir en 2006, chargé de recherches du CNRS. En janvier 2010, ses travaux ont été récompensés par une médaille de bronze du CNRS.
Liens utiles
Dans la base documentaire Techniques de l’ingénieur
Nouveaux développements dans le domaine des supercondensateurs, par Encarnacion Raymundo-Pinero
Propos recueillis par Anne-Laure Béranger
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