Cette structure inspirée des turbines Tesla génère de l'électricité à partir d'air comprimé.
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La demande en énergie ne cesse de croître dans tous les secteurs industriels. Ces dernières décennies, les scientifiques ont exploré le potentiel électrostatique des particules comme une voie très prometteuse pour la récupération d'énergie. Cependant, cette technologie présente des risques d'inflammation pouvant causer des dommages importants en raison de décharges électriques incontrôlées.
Bien que certaines études aient tenté d'atténuer ce problème en introduisant des particules supplémentaires ou de l'eau, ces approches ont une applicabilité limitée et ignorent également le potentiel électrique élevé.
Dans des recherches précédentes, une équipe de chercheurs sud-coréens, dont le professeur Sangmin Lee de l'École de génie mécanique de l'Université Chung-Ang, en République de Corée, a étudié en détail plusieurs nanogénérateurs capables de capter efficacement l'énergie éolienne à faible vitesse.
Processus détaillé de l'effet statique particulaire, modélisé par un puits de potentiel de nuage électronique, lors de la collision de particules entre un matériau tribo-positif et un matériau tribo-négatif. Crédit : Advanced Energy Materials (2025). DOI : 10.1002/aenm.202506275
« Au cours de nos recherches, nous nous sommes intéressés à l'effet d'un vent à grande vitesse – ou à haute pression – soufflant sur le nanogénérateur triboélectrique. Nous avons donc fabriqué une structure de nanogénérateur triboélectrique inspirée des turbines Tesla, capable de fonctionner à l'air comprimé, et analysé les données. Ces résultats nous ont permis d'observer l'effet statique des particules : les particules en suspension dans l'air peuvent également générer une charge superficielle sur la couche triboélectrique », explique le Dr Lee.
Mille LED alimentées par air comprimé. Crédit : Advanced Energy Materials (2025). DOI : 10.1002/aenm.202506275
Des études antérieures sur le vent aux nouvelles questions
Une équipe de chercheurs dirigée par le Dr Sangmin Lee, comprenant Seh-Hoon Chung, Chanui Lee et Sunghan Kim de l'Université Chung-Ang ; Dongwon Seo et Jihoon Chung de l'Institut national de technologie de Kumoh (KIT), République de Corée ; Hyungseok Yong du Massachusetts Institute of Technology (MIT), États-Unis ; et Zong-Hong Lin de l'Université nationale de Taïwan, Taïwan, a exploité cet effet pour développer un générateur d'électricité inspiré des turbines Tesla, capable de produire un courant électrique par décharge électrostatique (ESD) à l'aide d'air comprimé.
Leurs découvertes inédites ont été publiées en ligne dans la revue Advanced Energy Materials .
Il s'agit de la première étude démontrant la production d'électricité par effet électrostatique particulaire à l'aide d'une turbine Tesla. Le dispositif proposé fonctionne exclusivement à l'air comprimé et exploite ses charges électrostatiques et sa force visqueuse pour atteindre des performances élevées.
Comment fonctionne le générateur sans frottement
Le Dr Lee explique le mécanisme de fonctionnement de leur technologie : « La force visqueuse de l’air comprimé induit un mouvement de rotation au sein du dispositif. Les couches tribo-négatives et tribo-positives internes acquièrent une charge de surface grâce à l’effet statique des particules, sans qu’il soit nécessaire de procéder à un glissement par frottement, ce qui permet un fonctionnement similaire à celui des générateurs triboélectriques sans contact. »
« Ceci facilite la production d'électricité par induction électrostatique dans les électrodes rotatives, et la rotation sans frottement permet des pics de puissance à haute fréquence. »
Performances, capacités et applications
Les chercheurs ont analysé l'effet électrostatique de leur innovation en mesurant la charge transférée de l'air comprimé et en réalisant une cartographie par microscopie à force électrostatique de la couche triboélectrique. Grâce à cet effet, le générateur inspiré des turbines Tesla a produit jusqu'à 800 V et 2,5 A de courant de sortie à haute tension (325 Hz) à une vitesse de rotation élevée de 8 472 tours par minute.
Dans cette étude, l'équipe démontre en outre que son générateur peut alimenter avec succès divers appareils électroniques, faciliter la collecte d'eau à partir de l'humidité de l'air et éliminer la poussière en suspension dans l'air avec un rendement élevé.
En termes d'applications concrètes, le dispositif développé dans le cadre de ce travail peut être utilisé dans les environnements industriels où de grandes quantités d'air comprimé et de flux d'air gaspillé sont fréquemment générées. De plus, grâce à sa tension de sortie élevée, ce dispositif peut alimenter divers appareils électroniques ou réguler l'humidité et les poussières en suspension dans l'air par la génération d'ions négatifs.
Enfin, ces travaux peuvent inspirer une grande variété d'études interdisciplinaires – couvrant un large éventail d'applications industrielles – qui exploitent le concept de production d'électricité basée sur l'effet statique particulaire.