La recherche de sources d’énergie renouvelables, qui comprennent l’éolien, le solaire, les barrages hydroélectriques, la géothermie et la biomasse, a préoccupé les scientifiques et les décideurs politiques, en raison de leur énorme potentiel dans la lutte contre le changement climatique. Une nouvelle étude de l’université de Tel-Aviv révèle que la vapeur d’eau présente dans l’atmosphère pourrait servir de source d’énergie renouvelable potentielle à l’avenir.
La recherche, menée par le professeur Colin Price en collaboration avec le professeur Hadas Saaroni et l’étudiante en doctorat Judi Lax, tous de la Porter School of the Environment and Earth Sciences de TAU (Tel-Aviv University), est basée sur la découverte que l’électricité se matérialise dans l’interaction entre les molécules d’eau et les surfaces métalliques. Elle a été publiée dans Scientific Reports le 6 mai 2020.
« Nous avons cherché à capitaliser sur un phénomène naturel : l’électricité de l’eau », explique le professeur Price. « L’électricité dans les orages est générée uniquement par l’eau dans ses différentes phases : vapeur d’eau, gouttelettes d’eau et glace. Vingt minutes de développement des nuages, c’est ainsi que nous passons des gouttelettes d’eau à d’énormes décharges électriques – la foudre – d’une longueur d’environ 800 m ».
Les chercheurs ont entrepris d’essayer de produire une minuscule batterie à faible voltage qui n’utilise que l’humidité de l’air, en s’appuyant sur les résultats de découvertes antérieures. Au XIXe siècle, par exemple, le physicien anglais Michael Faraday a découvert que les gouttelettes d’eau pouvaient charger les surfaces métalliques en raison de la friction entre les deux. Une étude beaucoup plus récente a montré que certains métaux accumulent spontanément une charge électrique lorsqu’ils sont exposés à l’humidité.
Les scientifiques ont mené une expérience en laboratoire pour déterminer la tension entre deux métaux différents exposés à une humidité relative élevée, alors que l’un d’eux est mis à la terre.
« Nous avons découvert qu’il n’y avait pas de tension entre eux lorsque l’air était sec », explique le professeur Price. « Mais une fois que l’humidité relative a dépassé 60 %, une tension a commencé à se développer entre les deux surfaces métalliques isolées. Lorsque nous avons abaissé le taux d’humidité en dessous de 60 %, la tension a disparu. Lorsque nous avons réalisé l’expérience à l’extérieur dans des conditions naturelles, nous avons constaté les mêmes résultats ».
« L’eau est une molécule très spéciale. Lors de collisions moléculaires, elle peut transférer une charge électrique d’une molécule à l’autre. Par frottement, elle peut accumuler une sorte d’électricité statique », explique le professeur Price. « Nous avons essayé de reproduire l’électricité en laboratoire et nous avons découvert que différentes surfaces métalliques isolées accumulent différentes quantités de charge à partir de la vapeur d’eau dans l’atmosphère, mais seulement si l’humidité relative de l’air est supérieure à 60%. Cela se produit presque tous les jours en été en Israël et tous les jours dans la plupart des pays tropicaux ».
Selon le professeur Price, cette étude remet en question les idées reçues sur l’humidité et son potentiel en tant que source d’énergie. Les gens savent que l’air sec produit de l’électricité statique et qu’on reçoit parfois des « chocs » lorsqu’on touche une poignée de porte en métal. L’eau est normalement considérée comme un bon conducteur d’électricité, et non comme quelque chose qui peut accumuler des charges sur une surface. Cependant, il semble que les choses soient différentes une fois que l’humidité relative dépasse un certain seuil », dit-il.
Les chercheurs ont cependant montré que l’air humide peut être une source de charge des surfaces à des tensions d’environ un volt. « Si une pile AA est de 1,5V, il pourrait y avoir une application pratique dans le futur : développer des piles qui peuvent être chargées à partir de la vapeur d’eau présente dans l’air », ajoute le professeur Price.
« Les résultats peuvent être particulièrement importants en tant que source d’énergie renouvelable dans les pays en développement, où de nombreuses communautés n’ont toujours pas accès à l’électricité, mais où l’humidité de l’air est constamment d’environ 60% », conclut le professeur Price.
https://www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200609122912.htm
