Des voitures hybrides plus efficaces et plus légères
Outre un moteur plus petit et plus efficace, les voitures hybrides d'aujourd'hui peuvent utiliser des matériaux plus légers pour obtenir un meilleur kilométrage. Les batteries actuelles, très encombrantes, réduisent l'impact potentiel de la technologie hybride. Des matériaux légers qui remplacent les parties de la carrosserie de la voiture peuvent servir de batterie, permettant ainsi aux conducteurs de couvrir de longues distances avant de devoir recharger leurs voitures. Le projet STORAGE («Composite structural power storage for hybrid vehicles»), financé par l'UE, s'est concentré sur le développement de nouveaux matériaux multifonctionnels qui peuvent simultanément supporter des charges mécaniques et stocker de l'énergie électrique, offrant ainsi d'importantes économies en termes de masse et de volume au niveau du système du véhicule, ou des avantages en termes de performance tels qu'une plus grande durabilité. Les premiers travaux ont porté sur deux techniques pour développer les constituants du composite, à savoir le renforcement et la greffe ainsi que la résine multifonctionnelle. L'équipe a amélioré les propriétés mécaniques du matériau en implantant des nanotubes de carbone sur la surface des fibres de carbone. Le revêtement en aérogel à base de carbone augmente la surface spécifique du matériau et améliore ainsi sa capacité à stocker plus d'énergie. D'autre part, le développement de la matrice est basé sur un mélange de résines époxy existantes et d'électrolyte liquide. Les constituants ont ensuite été combinés pour former des matériaux composites. Quatre dispositifs de stockage d'énergie structurelle multifonctionnels ont été fabriqués, à savoir des condensateurs, des batteries, des supercondensateurs et des condensateurs hybrides. Au final, différentes techniques ont été utilisées pour tester les propriétés électriques et mécaniques des matériaux composites. Des problèmes d'ingénierie et d'exploitation importants ont été abordés, à commencer par l'identification d'une approche de conception multifonctionnelle de stratifiés à fibres de carbone, puis l'étude du conditionnement, de l'intégration et de la connexion des composites à énergie structurelle au sein de la structure du véhicule. Les activités du projet ont abouti à trois maquettes: une voiture radiocommandée à petite échelle avec un toit en supercondensateurs, un couvercle de plénum avec batteries lithium-ion et un couvercle de coffre avec des stratifiés faits de supercondensateurs (réduction de plus de 60% du poids). Bien que le projet STORAGE se soit efforcé d'atteindre des performances mécaniques et électriques comparables aux matériaux structurels et appareils électriques existants respectivement, l'objectif était de parvenir à un gain de poids global de 15%. Ces développements révolutionnaires aideront à promouvoir des solutions de transport plus propres, plus efficaces et plus compétitives.
Mots‑clés
Matériau multifonctionnel, matériau composite, charge mécanique, dispositif de stockage d'énergie, voiture hybride
