Cette innovation permet de capturer l’électricité des nuages!

Grâce à l’utilisation de nanopores, presque tous les matériaux peuvent être conçus pour récolter une électricité propre et sans interruption.

« Il y a de l’électricité dans l’air ! » Cette expression bien française pourrait devenir réalité puisque des chercheurs de l’université du Massachusetts-Amherst sont parvenus à récupérer l’électricité contenue dans l’air, et cette avancée pourrait évidemment révolutionner le secteur de l’énergie puisqu’il s’agirait de l’électricité la plus propre possible, mais aussi la plus stable.

Concrètement, ces ingénieurs ont dévoilé une méthode pour transformer presque n’importe quel matériau en un dispositif capable de récupérer en continu de l’électricité à partir de l’humidité atmosphérique. Pour cela, il s’agit d’ajouter des nanopores de moins de 100 nanomètres de diamètre au matériau en question.

Reproduire le mécanisme de la foudre

Comme on peut le lire dans l’étude publié dans la revue « Advanced Materials », il faut des trous inférieurs à « un millième de la largeur d’un cheveu humain » et ils ont baptisé leur découverte : « L’effet générique Air-gen ».

« L’air contient une énorme quantité d’électricité », rappelle Jun Yao, l’un des ingénieurs impliqués dans ces travaux. « Imaginez 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. Sauf que nous ne savons pas comment capter de manière fiable l’électricité des éclairs. Ce que nous avons fait, c’est donc de créer un nuage à petite échelle, fabriqué par l’homme, qui produit de l’électricité pour nous de manière prévisible et continue, afin que nous puissions la récolter ».

électricitéLes nanopores sont le secret pour capturer les gouttelettes de l’atmosphère © Derek Lovley/Ella Maru Studio

Des premiers travaux datent de 2020

Pour l’instant, il s’agit donc d’un nuage artificiel. Mais selon Xiaomeng Liu, l’étudiant en doctorat en génie électrique et informatique et principal auteur de l’article, cette découverte ouvre « une large porte à la récupération d’électricité propre à partir de l’air ambiant ». Une découverte basée sur des travaux antérieurs, puisqu’en 2020, cette même équipe de chercheurs avait déjà mis au point un dispositif qui permettait de collecter l’électricité contenue dans les gouttelettes grâce à des nanofils de protéines cultivés par une bactérie appelée Geobacter sulfurreducens.

Trois ans après, ils se sont aperçus que la bactérie n’était plus nécessaire. « Ce que nous avons réalisé après avoir fait la découverte de Geobacter, c’est que la capacité de 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 possède une certaine propriété », explique Jun Yao.

Le déséquilibre de charge crée de l’énergie

Justement, les nanopores ont la capacité de collecter les molécules d’eau puis de les guider. Le dispositif Air-gen se constitue d’une fine pellicule de matériau, comme la cellulose, la protéine de soie ou l’oxyde de graphène. Les molécules d’eau présentes dans l’air peuvent facilement pénétrer dans les nanopores et se déplacer du haut du film vers le bas. Au cours de leur déplacement, elles se heurtent aux parois. Ces molécules transfèrent alors des charges au matériau, ce qui produit une accumulation. Comme davantage de molécules d’eau pénètrent dans la partie supérieure du film, un déséquilibre de charge se produit entre chaque côté.

A l’arrivée, on obtient un effet semblable à ce qui se passe dans les nuages lorsque se produit un éclair. Un excédent d’air ascendant, et donc de gouttelettes, au sommet d’un nuage, entraîne un excès de charge positive dans les nuages supérieurs et un excès de charge négative dans les nuages inférieurs.

Un système qui fonctionne 24 heures sur 24

Dans l’idéal, et c’est là que cela pourrait être révolutionnaire, la charge pourrait potentiellement être redirigée pour alimenter de petits appareils (LED, capteurs…). Il serait aussi possible de la stocker dans des batteries, sur le même principe que l’énergie solaire ou éolienne. Les chercheurs estiment même que les accumulateurs pourraient être intégrés aux services publics en électricité.

L’appareil prendrait la forme d’une sorte de moissonneuse dans laquelle l’air s’engouffrerait pour produire de l’électricité. Un tel dispositif a déjà permis d’extraire l’eau de l’air. « L’idée est simple mais elle n’avait jamais été découverte auparavant » conclut Yao. « Elle ouvre toutes sortes de possibilités. On peut imaginer des capteurs faits d’un type de matériau pour les environnements de forêt tropicale, et d’un autre pour les régions plus arides. » Le tout fonctionnant en permanence puisque l’humidité est toujours présente dans l’atmosphère, contrairement au vent et au soleil.

JForum avec FABRICE AUCLERT  www.science-et-vie.com
Crédit photo : Une équipe d’ingénieurs de l’Université de Massachusetts-Amherst a récemment montré que presque n’importe quel matériau peut être transformé en un appareil qui collecte en continu de l’électricité à partir de l’humidité de l’air © Joe /Pixabay

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