Un nouveau dispositif de nanogénérateurs pourrait exploiter des sources d’énergie telles que les vagues de l’océan ou les mouvements du corps.
Il existe des sources d’énergie partout, si l’on sait où regarder. Des chercheurs de l’Université chinoise de Hong Kong (CUHK) ont conçu de nouveaux nanogénérateurs modulaires capables de récolter de l’énergie à partir de différents types de mouvements, comme les vagues de l’océan ou les mouvements du corps d’une personne.
Les nouveaux dispositifs sont un type de nanogénérateur triboélectrique (TENG), qui génère de l’électricité par friction. Ces systèmes se sont révélés prometteurs dans la récolte d’énergie à partir des mouvements du corps, des tapotements sur les écrans tactiles, des pas sur le sol et même des gouttes de pluie qui roulent sur les cellules solaires.
Mais, comme l’indique l’équipe de la CUHK, l’une des principales limites des TENG est qu’ils nécessitent que des surfaces solides restent en contact pendant de longues périodes, ce qui peut être difficile à maintenir. De plus, avec le temps, elles peuvent s’endommager mutuellement.
Pour le nouveau dispositif, les chercheurs ont exploité la friction entre un solide et un liquide. Ils ont rempli un tube en plastique de la taille d’un doigt avec de l’eau déminéralisée, ce qui permet de produire de l’électricité lorsque l’eau s’agite entre deux électrodes. L’équipe a baptisé le dispositif obtenu « nanogénérateur triboélectrique à base de tube d’eau » (WT-TENG ou water-tube-based triboelectric nanogenerator ).
Comme l’eau peut plus facilement rester en contact avec les électrodes, l’équipe affirme que les nanogénérateurs triboélectriques WT-TENG ont une densité de charge volumétrique de sortie plus élevée. Ils indiquent qu’elle atteint 9 milliColoumbs par m3, à des fréquences allant jusqu’à 0,25 Hz seulement. Ce n’est pas beaucoup en soi, mais les unités sont modulaires et peuvent être combinées pour former des générateurs plus grands.
Selon l’équipe, cette conception présente plusieurs avantages. Non seulement ils n’ont pas besoin d’autres pièces mobiles, comme des ressorts ou des rotors, mais ils peuvent récolter de l’énergie à partir de toute une série de mouvements différents. L’équipe a testé leur capacité à générer de l’énergie lors de mouvements de rotation, de balancement, de bascule et de déplacement latéral, et a constaté qu’ils fonctionnaient bien dans tous les cas. Cela suggère qu’ils pourraient être utiles pour récolter de l’énergie à partir d’une variété de sources, comme des dispositifs qui s’attachent à des véhicules, flottent sur les vagues de l’océan, ou des vêtements qui exploitent les mouvements du corps d’un utilisateur.
Un dispositif flottant contenant 34 WT-TENG a pu générer de l’électricité à partir du mouvement des vagues dans la mer.
Dans ses expériences, l’équipe a testé les deux dernières de ces configurations. Dans l’une, 34 unités WT-TENG ont été combinées dans une boîte et ont flotté sur la mer pour récolter l’énergie des vagues, tandis que dans la seconde, l’équipe a fabriqué un bracelet à partir de 10 WT-TENG. Les deux installations ont généré suffisamment d’électricité pour alimenter 150 LED.
« Les précédentes conceptions de collecteurs d’énergie océanique étaient équipées de générateurs électromagnétiques de grande taille et lourds, qui ne génèrent de l’énergie que si la fréquence des vagues océaniques atteint un certain niveau élevé », explique Zi Yunlong, auteur correspondant de l’étude. « Nos dernières recherches ont permis de surmonter les obstacles techniques et vont promouvoir l’utilisation des nanogénérateurs, notamment pour la récolte de l' »énergie bleue », offrant ainsi une nouvelle direction pour le développement des énergies renouvelables afin d’atteindre la neutralité carbone. »
