Découverte par le Japon d’un matériau révolutionnaire pour les piles à combustible.
Au cœur du Japon, des chercheurs viennent de faire une percée majeure qui pourrait changer la donne sur le marché des voitures électriques. À l’Institut des Sciences de Tokyo, une équipe a en effet développé un matériau innovant au rubidium, augmentant considérablement la conductivité des piles à combustible à oxyde solide (en anglais solid oxide fuel cells ou SOFCs). Au point de faire basculer l’industrie mondiale ?
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Le Japon met le rubidium à l’honneur avec une découverte qui en ferait le nouveau lithium
L’équipe, dirigée par le Professeur Masatomo Yashima du Département de Chimie, a synthétisé un composé contenant du rubidium, notable pour sa haute conductivité. Ce matériau permet une transmission plus efficace des ions oxygène, essentielle pour les SOFCs qui génèrent de l’électricité à partir de divers combustibles, y compris le gaz naturel.
Les propriétés uniques du Rubidium
Le rubidium (Rb) est un élément chimique alcalin de numéro atomique 37, hautement réactif et proche du potassium. Il s’enflamme spontanément à l’air et réagit violemment avec l’eau, produisant de l’hydrogène. Utilisé en horlogerie atomique, en imagerie médicale et en électronique, il a aussi des applications dans les cellules photovoltaïques. Bien que rare, il est présent dans certains minéraux comme la lépidolite et la carnallite.
Test de 475 matériaux potentiels avant de trouver “l’élu”
Par des simulations informatiques, l’équipe a évalué 475 matériaux à base de rubidium pour identifier le plus prometteur. Le composé Rb₅BiMo₄O₁₆ s’est distingué, surpassant de 29X la conductivité du matériau habituellement utilisé dans les SOFCs : la zircone stabilisée à l’yttria.
Une conductivité 29 fois supérieure
Le nouveau composé a montré une conductivité ionique en oxyde de 0,14 mS/cm à 300 °C, soit 29 fois celle de la zircone stabilisée à l’yttria à la même température. Les unités de MoO₄ tétraédriques dans la structure du matériau facilitent ce mouvement efficace des ions.
Vers des applications énergétiques plus propres et économiques
La stabilité du matériau dans diverses conditions, y compris les hautes températures et l’humidité, ouvre la voie à l’utilisation des SOFCs à des températures inférieures, réduisant ainsi leurs coûts et améliorant leur durabilité.
Un futur prometteur pour les technologies propres
Si les recherches ultérieures confirment ces résultats, les matériaux à base de rubidium pourraient jouer un rôle significatif dans les technologies énergétiques propres futures, comme les capteurs de gaz et les catalyseurs, en plus de révolutionner la technologie des piles à combustible à oxyde solide.
La Chine, future première puissance mondiale du rubidium ?
Le principal producteur mondial de rubidium était historiquement la société Tantalum Mining Corporation (Tanco), exploitant la mine de Bernic Lake au Canada. Cependant, récemment, la Chine a découvert un gisement important de rubidium dans la province du Guangdong, estimé à 180 000 tonnes, ce qui en ferait la plus grande réserve au monde. La production mondiale de rubidium est actuellement très limitée, inférieure à 5 tonnes par an mais la découverte évoquée dans cette article pourrait faire exploser la demande et faire la fortune de la Chine. Le cours du rubidium est en effet actuellement d’environ 93,7 millions d’euros par tonne (voir source plus bas), le pays serait donc “potentiellement” assis sur 16 740 milliards d’euro, même s’il est évident que l’arrivée “massive” d’une telle quantité ferait inmanquablement baisser son prix.
Sources :
- https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.4c03148
- https://www.metal.com/fr/prices/202012250003
