Présentation
English
RÉSUMÉ
Les accumulateurs électrochimiques de type redox-flow représentent un principe particulier d’accumulateurs dont les réactifs et produits de réaction sont en solution dans un électrolyte, à l’anode comme à la cathode. Ces électrolytes, contenus dans deux demi-cellules, sont mis en circulation, d’où leur appellation. La capacité des accumulateurs « redox-flow » est facilement maîtrisée, d’où leur utilisation très fréquente pour le stockage d’énergie.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleAuteur(s)
-
Jack ROBERT : Professeur émérite à l’université Paris Sud XI
-
Jean ALZIEU : Ingénieur-chercheur à Électricité de France
INTRODUCTION
Comme tout générateur électrochimique, un accumulateur « redox-flow » est le siège d’une réaction d’oxydation et d’une réaction de réduction qui se développent respectivement au niveau de chaque électrode. Sa spécificité vient du fait que les réactifs et produits de réaction sont en solution dans un électrolyte ad hoc, aussi bien à l’anode qu’à la cathode. De ce fait, un accumulateur redox-flow est constitué de deux demi-cellules contenant chacune l’un de ces électrolytes. Ces derniers sont mis en circulation. C’est au titre de cette mise en circulation de l’électrolyte que les accumulateurs étudiés dans le présent document sont appelés « redox-flow ».
Les électrolytes sont stockés dans des réservoirs et mis en circulation jusqu’aux demi-cellules, sièges des processus réactionnels. La continuité du circuit électrique impose que les deux demi-cellules soient séparées par une paroi semi-perméable autorisant le passage d’un ion commun aux deux électrolytes. Un accumulateur redox-flow comporte un réacteur électrochimique, constitué des demi-cellules, un dispositif de mise en circulation de l’électrolyte et des compartiments de stockage (réservoirs).
La capacité d’un accumulateur redox-flow est liée à la taille des réservoirs tandis que sa puissance est liée à celle du réacteur. Le découplage de ces deux paramètres est un avantage. Ainsi, la maîtrise de la capacité conduit à envisager l’emploi de ce type d’accumulateur pour le stockage massif dans les réseaux d’énergie. Il importe pour ce faire, de disposer de réservoirs de taille suffisante, tandis que l’indépendance vis-à-vis de la puissance est conditionnée par l’utilisation envisagée.
Dans un accumulateur, les processus de vieillissement ou de dégradation affectent généralement les parties solides. Il peut s’agir des électrodes (citons à titre d’exemples, le « shedding » et le « softening » de l’accumulateur au plomb) ou d’un élément de structure (par exemple, fissure du tube d’alumine β d’un accumulateur haute température). Les réactifs et produits de l’accumulateur redox-flow, en phase liquide, sont à l’abri de ces problèmes, ce qui, potentiellement, confère à cet accumulateur une importante durée de vie.
L'expertise technique et scientifique de référence
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Conversion de l'énergie électrique
(270 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Perspectives
English
2. Systèmes en développement
Précisons que, début 2005, il est prématuré de considérer que les systèmes redox-flow ont atteint le stade de la maturité industrielle. Compte tenu de leur potentialité en matière d’applications de type stockage de forte capacité, il est essentiellement prévu d’associer ces systèmes aux réseaux de transport de l’électricité. Cette potentialité tient, on le sait, à deux éléments principaux :
-
l’absence de réactif solide : il n’y a pas d’évolution structurale des matériaux d’électrode dans le temps, ce qui laisse présager d’importantes durées de vie ;
-
le découplage des dimensionnements associés à la capacité et à la puissance : on peut envisager des systèmes de très forte capacité, obtenus par l’utilisation de réservoirs de grand volume.
Ces deux caractéristiques concourent à abaisser le prix de revient du kWh stocké, ce qui est particulièrement avantageux dans le cas du stockage massif.
2.1 Système fer-chrome
Les premières réalisations de batteries de type redox-flow ont concerné le système fer-chrome. À l’état chargé, l’électrolyte positif contient, en solution aqueuse, des ions fer au niveau d’oxydation (+ 3), et l’électrolyte négatif, des ions chrome au niveau d’oxydation (+ 2). Les demi-réactions de charge-décharge s’écrivent :
-
à l’électrode positive :
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Conversion de l'énergie électrique
(270 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Systèmes en développement
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Conversion de l'énergie électrique
(270 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
