Une nouvelle technologie absorbe l’humidité de l’air et la transforme en électricité.
Un professeur de l’université de Binghamton à New-York et ses étudiants ont conçu un nouveau papier peint qui capte l’humidité de l’air et produit de l’électricité.
Plus de 6 millions de foyers américains sont équipés de panneaux solaires sur leur toit – mais que diriez-vous de produire également de l’électricité à l’intérieur de votre maison ?
Des chercheurs de l’université de Binghamton ont mis au point un nouveau type de papier peint qui transforme l’humidité ambiante en de faibles quantités de courant électrique, et ils espèrent améliorer cette technologie pour obtenir des rendements énergétiques plus importants.
Des chercheurs de l’université de Binghamton ont mis au point un papier peint capable d’absorber l’humidité et de produire de l’électricité.
Le professeur Seokheun « Sean » Choi , membre du corps professoral du département de génie électrique et informatique du Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science , a dirigé les recherches publiées ce mois-ci dans la revue Advanced Energy Materials. Guangya « Roger » Yuan, doctorant, et Yang « Lexi » Gao, docteur de la promotion 2026, ont collaboré à cette étude.
Ce papier peint utilise de minuscules générateurs électriques à humidité (MEG: moist-electric generators) qui absorbent les molécules d’eau présentes dans l’air. L’humidité absorbée favorise la dissociation et le mouvement des ions au sein du matériau, créant ainsi un gradient de concentration ionique. Cette séparation de charges induit une tension entre les deux faces du dispositif, permettant la production d’énergie électrique.
Les MEG n’ont pas à rivaliser avec les sources d’énergie à haute puissance. Elles peuvent plutôt servir d’alimentations dédiées aux appareils électroniques à faible consommation, tels que les capteurs environnementaux, les modules de communication sans fil, les interfaces pour bâtiments intelligents et autres dispositifs de l’Internet des objets en pleine expansion, qui collectent des données.
« Tous les générateurs d’électricité à humidité existants étaient conçus pour l’extérieur, car l’humidité ambiante constitue une excellente source d’énergie », a expliqué Choi. « Le problème, c’est que la quantité d’énergie produite est très faible et que l’environnement extérieur est instable à cause des variations extrêmes de la luminosité ou des conditions météorologiques. L’avantage d’un environnement intérieur est qu’il maintient un taux d’humidité très constant, entre 30 et 60 %, et que les activités des occupants, comme la respiration, la cuisine et la toilette, génèrent de l’humidité supplémentaire. »
Le professeur Seokheun « Sean » Choi, du département de génie électrique et informatique du Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science de l’université de Binghamton. Crédit photo : Jonathan Cohen.
Aucun modèle adapté à une utilisation intérieure ne combinait la technologie nécessaire et l’esthétique attendue par un propriétaire ; l’équipe de Binghamton a donc dû surmonter plusieurs obstacles pour concrétiser son idée.
Les MEG les plus courants utilisent des structures verticales ou horizontales avec une distribution asymétrique de matériaux hygroscopiques ou ionisables. Une région absorbe préférentiellement l’humidité tandis qu’une autre favorise la désorption ou l’évaporation, créant ainsi un gradient d’humidité et de concentration ionique constant qui induit la séparation des charges.
Cependant, l’extrapolation de cette architecture à des réseaux de la taille d’un mur peut entraîner une utilisation inefficace de l’espace et des difficultés à maintenir un transport directionnel de l’humidité sur de grandes surfaces.
Pour pallier ces limitations, les chercheurs se sont inspirés des travaux pionniers de Choi en électronique du papier afin de développer une nouvelle architecture MEG semblable à une puce électronique sur un circuit imprimé. Le glycérol en périphérie capte l’humidité de l’air, tandis qu’une structure centrale surélevée en polyvinylpyrrolidone (PVP), recouverte d’une couche de cire, contrôle la libération et l’évaporation de cette humidité. Cette conception spatiale oriente le transport de l’humidité de la zone d’absorption vers la zone d’évaporation, maintenant ainsi un gradient plus contrôlé pour une production d’énergie continue.
« Il n’était pas facile d’intégrer trois domaines différents dans un seul document, mais je voulais qu’il soit entièrement imprimable afin de pouvoir le produire en masse et à plus grande échelle », a déclaré Choi.
Afin d’éviter que les propriétaires ne souhaitent voir un amas de câbles, une autre caractéristique essentielle de la conception consistait à dissimuler tout le câblage des générateurs MEG au dos du papier peint. Les chercheurs ont testé le branchement des générateurs en série et en parallèle pour déterminer la configuration la plus performante, mais les deux méthodes ont donné des résultats similaires.
Pour l’instant, Choi considère les réseaux MEG comme un moyen d’alimenter de petits appareils tels que des capteurs environnementaux ou des claviers sans fil, tout en régulant l’humidité d’une pièce.
« Nous investissons beaucoup d’énergie dans les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation pour éliminer l’humidité de l’air, mais si nous utilisons ce concept, nous pourrions réduire ou contrôler les niveaux d’humidité tout en produisant de l’électricité », a-t-il déclaré.
