Cette batterie de sel récolte l'énergie osmotique là où la rivière rencontre la mer
Les estuaires - où les rivières d'eau douce rencontrent la mer salée - sont des endroits parfaits pour observer les oiseaux et faire du kayak. Dans ces zones, les eaux contenant différentes concentrations de sel se mélangent et peuvent constituer des sources d'énergie osmotique durable et "bleue". Des chercheurs ont publié dans ACS Energy Letters un article sur la création d'une membrane semi-perméable qui capte l'énergie osmotique des gradients de sel et la convertit en électricité. Lors de démonstrations en laboratoire, la nouvelle conception présentait une densité de puissance de sortie plus de deux fois supérieure à celle des membranes commerciales.
Une membrane améliorée (ligne jaune) a permis d'augmenter considérablement la puissance osmotique obtenue à partir de gradients de sel, comme ceux que l'on trouve dans les estuaires où l'eau salée (réservoir de gauche) rencontre l'eau douce (réservoir de droite).
Adapted from ACS Energy Letters 2024, DOI: 10.1021/acsenergylett.4c00320
L'énergie osmotique peut être générée partout où l'on trouve des gradients de sel, mais les technologies disponibles pour capter cette énergie renouvelable peuvent encore être améliorées. Une méthode utilise un réseau de membranes d'électrodialyse inverse (RED) qui agissent comme une sorte de "batterie saline", générant de l'électricité à partir des différences de pression causées par le gradient de sel. Pour égaliser ce gradient, les ions chargés positivement de l'eau de mer, tels que le sodium, circulent dans le système vers l'eau douce, augmentant ainsi la pression sur la membrane. Pour augmenter encore son pouvoir de collecte, la membrane doit également conserver une faible résistance électrique interne en permettant aux électrons de circuler facilement dans la direction opposée aux ions. Des recherches antérieures suggèrent que l'amélioration du flux d'ions à travers la membrane RED et de l'efficacité du transport des électrons augmenterait probablement la quantité d'électricité capturée à partir de l'énergie osmotique. Dongdong Ye, Xingzhen Qin et leurs collègues ont donc conçu une membrane semi-perméable à partir de matériaux respectueux de l'environnement qui, en théorie, minimiserait la résistance interne et maximiserait la puissance de sortie.
Le prototype de membrane RED des chercheurs contenait des canaux séparés (c'est-à-dire découplés) pour le transport d'ions et le transport d'électrons. Pour ce faire, ils ont pris en sandwich un hydrogel de cellulose chargé négativement (pour le transport des ions) entre des couches d'un polymère organique conducteur d'électricité appelé polyaniline (pour le transport des électrons). Les premiers essais ont confirmé leur théorie selon laquelle les canaux de transport découplés permettaient d'obtenir une conductivité ionique plus élevée et une résistivité plus faible que les membranes homogènes fabriquées à partir des mêmes matériaux. Dans un réservoir d'eau simulant un environnement estuarien, leur prototype a atteint une densité de puissance de sortie 2,34 fois supérieure à celle d'une membrane RED commerciale et a maintenu ses performances pendant 16 jours de fonctionnement non-stop, démontrant ainsi ses performances stables à long terme sous l'eau. Lors d'un test final, l'équipe a créé un réseau de batteries salines à partir de 20 membranes RED et a produit suffisamment d'électricité pour alimenter individuellement une calculatrice, une lampe LED et un chronomètre.
Ye, Qin et les membres de leur équipe affirment que leurs résultats élargissent la gamme des matériaux écologiques qui pourraient être utilisés pour fabriquer des membranes RED et améliorer les performances de collecte de l'énergie osmotique, rendant ainsi ces systèmes plus facilement utilisables dans le monde réel.
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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