Des chercheurs extraient 24 heures sur 24 une énergie propre abondante de l'air raréfié
"L'air contient une énorme quantité d'électricité"
Une équipe d'ingénieurs de l'université du Massachusetts Amherst a récemment démontré qu'il est possible de transformer presque n'importe quel matériau en un dispositif qui capte en continu l'électricité de l'humidité de l'air. Le secret réside dans la capacité à pimenter le matériau avec des nanopores de moins de 100 nanomètres de diamètre.
Les nanopores sont le secret pour produire de l'électricité à partir de l'air.
Derek Lovley/Ella Maru Studio
"C'est très excitant", déclare Xiaomeng Liu, étudiant diplômé en génie électrique et informatique au College of Engineering de l'UMass Amherst et auteur principal de l'article. "Nous ouvrons une grande porte pour récolter de l'électricité propre à partir de l'air.
"L'air contient une énorme quantité d'électricité", explique Jun Yao, professeur adjoint d'ingénierie électrique et informatique au College of Engineering de l'UMass Amherst, et auteur principal de l'article. "Pensez à un nuage, qui n'est rien d'autre qu'une masse de gouttelettes d'eau. Chacune de ces gouttelettes contient une charge et, lorsque les conditions sont réunies, le nuage peut produire un éclair, mais nous ne savons pas comment capturer de manière fiable l'électricité des éclairs. Ce que nous avons fait, c'est créer un nuage à petite échelle, construit par l'homme, qui produit de l'électricité pour nous de manière prévisible et continue, afin que nous puissions la récolter".
Le cœur du nuage fabriqué par l'homme dépend de ce que Yao et ses collègues appellent "l'effet générique Air-gen", et il s'appuie sur les travaux que Yao et son coauteur Derek Lovley, professeur distingué de microbiologie à l'UMass Amherst, avaient déjà réalisés en 2020, montrant que l'électricité pouvait être récoltée en continu dans l'air à l'aide d'un matériau spécialisé composé de nanofils protéiques cultivés à partir de la bactérie Geobacter sulfurreducens.
Ce que nous avons réalisé après avoir fait la découverte de Geobacter ", explique Yao, "c'est que la capacité à générer de l'électricité à partir de l'air - ce que nous avons alors appelé l'"effet Air-gen" - s'avère être générique : littéralement, n'importe quel type de matériau peut récolter de l'électricité à partir de l'air, à condition qu'il ait une certaine propriété".
Cette propriété ? "Il faut que les trous soient inférieurs à 100 nanomètres (nm), soit moins d'un millième de la largeur d'un cheveu humain.
Cela est dû à un paramètre connu sous le nom de "libre parcours moyen", c'est-à-dire la distance parcourue par une molécule unique d'une substance, en l'occurrence l'eau dans l'air, avant qu'elle ne rencontre une autre molécule unique de la même substance. Lorsque les molécules d'eau sont en suspension dans l'air, leur libre parcours moyen est d'environ 100 nm.
Yao et ses collègues ont réalisé qu'ils pouvaient concevoir un collecteur d'électricité basé sur ce chiffre. Ce collecteur serait constitué d'une fine couche de matériau remplie de nanopores d'une taille inférieure à 100 nm qui laisseraient passer les molécules d'eau de la partie supérieure à la partie inférieure du matériau. Mais comme chaque pore est très petit, les molécules d'eau se heurtent facilement au bord du pore lorsqu'elles traversent la fine couche. Cela signifie que la partie supérieure de la couche serait bombardée par beaucoup plus de molécules d'eau porteuses de charge que la partie inférieure, ce qui créerait un déséquilibre de charge, comme dans un nuage, la partie supérieure augmentant sa charge par rapport à la partie inférieure. Cela permettrait de créer une batterie qui fonctionnerait tant qu'il y a de l'humidité dans l'air.
"L'idée est simple, explique M. Yao, mais elle n'a jamais été découverte auparavant et ouvre toutes sortes de possibilités. La moissonneuse pourrait être conçue à partir de toutes sortes de matériaux, ce qui offrirait un large choix de fabrications rentables et adaptables à l'environnement. "On pourrait imaginer des moissonneuses faites d'un type de matériau pour les forêts tropicales et d'un autre pour les régions plus arides.
Et comme l'humidité est omniprésente, la moissonneuse fonctionnerait 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, qu'il pleuve, qu'il vente ou non, ce qui résout l'un des principaux problèmes des technologies comme l'éolien ou le solaire, qui ne fonctionnent que dans certaines conditions.
Enfin, comme l'humidité de l'air se diffuse dans un espace tridimensionnel et que l'épaisseur du dispositif Air-gen ne représente qu'une fraction de la largeur d'un cheveu humain, plusieurs milliers de dispositifs peuvent être empilés les uns sur les autres, ce qui permet d'augmenter efficacement la quantité d'énergie sans accroître l'encombrement du dispositif. Un tel dispositif Air-gen serait capable de fournir une puissance de l'ordre du kilowatt pour une utilisation électrique générale.
"Imaginez un monde futur dans lequel l'électricité propre est disponible partout", explique M. Yao. "L'effet générique Air-gen signifie que ce monde futur peut devenir une réalité.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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