Les ingénieurs ont démontré quelque chose d'incroyable. Presque tous les matériaux peuvent être utilisés pour créer un appareil qui récupère en continu l'énergie de l'air humide.
Ce développement n'est pas encore prêt pour une utilisation pratique, mais selon ses auteurs, il surmonte certaines des limitations des autres récupérateurs d'énergie. Tout ce qui est requis du matériau, ce sont des nanopores d'un diamètre inférieur à 100 nanomètres. C'est environ un millième de la largeur d'un cheveu humain, donc c'est plus facile à dire qu'à faire, mais beaucoup plus facile que prévu. Un tel matériau peut récolter l'électricité générée par des gouttelettes d'eau microscopiques dans l'air humide, explique une équipe dirigée par l'ingénieur Xiaomeng Liu de l'Université du Massachusetts à Amherst. Ils ont appelé leur découverte "l'effet général Air-gen".
"L'air contient une énorme quantité d'électricité", explique l'ingénieur Jun Yao de l'Université du Massachusetts à Amherst. "Imaginez un nuage, qui n'est rien d'autre qu'une masse de gouttelettes d'eau. Chacune de ces gouttelettes contient une charge, et dans de bonnes conditions, le nuage peut produire de la foudre - mais nous ne savons pas comment capter de manière fiable l'électricité de la foudre. Ce que nous avons fait, c'est créer un petit nuage artificiel qui produit de l'électricité pour nous de manière prévisible et continue afin que nous puissions la récolter."
Si Air-gen vous semble familier, c'est parce que l'équipe a déjà développé un récupérateur d'énergie de l'air. Cependant, leur dispositif précédent était basé sur des nanofils de protéines cultivés par une bactérie appelée Geobacter sulfurreducens. Mais, comme il s'est avéré, la bactérie n'est pas nécessaire.
"Après la découverte de Geobacter, nous avons réalisé que la capacité à générer de l'électricité à partir de l'air - ce que nous appelions alors "l'effet gène de l'air" - s'avère universelle : littéralement, n'importe quel matériau peut récolter de l'électricité à partir de l'air s'il a une certaine propriété », explique Yao . Cette propriété est celle des nanopores, et leur taille dépend du libre parcours moyen des molécules d'eau dans l'air humide. C'est la distance qu'une molécule d'eau peut parcourir dans l'air avant d'entrer en collision avec une autre molécule d'eau.
L'appareil Air-gen est constitué d'un mince film de matériau tel que la cellulose, la protéine de soie ou l'oxyde de graphène. Les molécules d'eau dans l'air peuvent facilement pénétrer dans les nanopores et se déplacer de la partie supérieure du film vers la partie inférieure, mais pendant le mouvement, elles se heurtent aux côtés du pore. Ils transfèrent la charge du matériau, créant une accumulation de celui-ci, et à mesure que davantage de molécules d'eau pénètrent dans le haut du film, il y a un déséquilibre de charge entre les deux côtés.
Cela conduit à un effet similaire à ce que nous voyons dans les nuages qui génèrent des éclairs : l'air ascendant crée plus de collisions entre les gouttelettes d'eau au sommet du nuage, ce qui entraîne un excès de charge positive dans les nuages supérieurs et un excès de charge négative dans les nuages inférieurs Dans ce cas, la charge pourrait potentiellement être détournée pour alimenter des appareils plus petits ou stockée dans une forme de batterie.
Il n'en est qu'à ses débuts pour le moment. Le film cellulosique testé par l'équipe avait une tension de sortie spontanée de 260 millivolts dans l'environnement, alors qu'un téléphone portable nécessite une tension de sortie d'environ 5 volts. Mais la finesse des films signifie qu'ils peuvent être pliés à l'échelle des appareils Air-gen pour les rendre plus pratiques.
Et le fait qu'ils puissent être constitués de différents matériaux signifie que les appareils peuvent être adaptés à l'environnement dans lequel ils seront utilisés, expliquent les chercheurs.
La prochaine étape consistera à tester les appareils dans différents environnements et à travailler sur leur mise à l'échelle. Mais l'effet global d'Air-gen est réel et les possibilités qu'il présente sont pleines d'espoir.
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