Le silicium nanoporeux génère de l'électricité à partir du frottement avec l'eau
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Une équipe de recherche européenne impliquant l'Université de technologie de Hambourg (TUHH) et le Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY a développé une nouvelle méthode pour convertir l'énergie mécanique en électricité, en utilisant de l'eau confinée dans des pores de silicium de la taille d'un nanomètre comme fluide de travail actif.
Dans une étude publiée dans Nano Energy , des scientifiques du CIC energiGUNE (Espagne), de l'Université de Ferrare (Italie), de l'Université de technologie de Hambourg (TUHH) et de DESY (Allemagne), de l'Université de Silésie à Katowice (Pologne) et de l'Université technique de Riga (Lettonie), démontrent que l'intrusion et l'extrusion cycliques d'eau dans des monolithes de silicium nanoporeux hydrofuges peuvent produire une puissance électrique mesurable.
L'électricité générée par la friction dans de minuscules pores
Le système développé, appelé nanogénérateur triboélectrique à intrusion-extrusion (IE-TENG), utilise la pression pour forcer l'eau à entrer et sortir de manière répétée des pores nanométriques. Au cours de ce processus, une génération de charge se produit à l'interface entre le solide et le liquide.
Il s'agit d'un type d'électricité de friction qui se produit souvent au quotidien. Un exemple familier : marcher sur un tapis en PVC avec des chaussures aux pieds. Les électrons se transfèrent d'un corps à un autre, accumulant une charge qui se décharge soudainement au contact d'un troisième corps. Par exemple, lorsqu'on touche une poignée de porte, la charge s'échappe et on reçoit une petite décharge électrique.
Le rendement de conversion énergétique atteint, atteignant jusqu'à 9 %, se classe parmi les plus élevés jamais enregistrés pour des nanogénérateurs solide-liquide. « Même l'eau pure, confinée à l'échelle nanométrique, peut permettre la conversion d'énergie », déclare le professeur Patrick Huber, porte-parole du pôle d'excellence BlueMat – Water-Driven Materials de l'Université de technologie de Hambourg (TUHH) et de DESY.
Le Dr Luis Bartolomé (CIC energiGUNE) ajoute : « La combinaison du silicium nanoporeux avec de l'eau permet de créer une source d'énergie efficace et reproductible, sans matériaux exotiques, mais simplement en utilisant le semi-conducteur le plus abondant sur Terre, le silicium, et le liquide le plus abondant, l'eau. »
La conception des matériaux comme clé
« Une étape cruciale a été le développement de structures en silicium conçues avec précision qui sont à la fois conductrices, nanoporeuses et hydrophobes », explique le Dr Manuel Brinker de l'Université de technologie de Hambourg.
« Cette architecture nous permet de contrôler le mouvement de l'eau à l'intérieur des pores, rendant le processus de conversion d'énergie à la fois stable et évolutif. »
Cette technologie ouvre la voie à des systèmes de capteurs autonomes et sans entretien, par exemple dans la détection de l’eau, la surveillance des sports et de la santé dans les vêtements intelligents, ou la robotique haptique, où le toucher ou le mouvement génère directement un signal électrique.
« Les matériaux hydrauliques marquent le début d'une nouvelle génération de technologies autonomes », selon les auteurs, le professeur Simone Meloni (Université de Ferrare) et le Dr Yaroslav Grosu (CIC energiGUNE).
https://intranet.tuhh.de/presse/pressemitteilung_einzeln.php?id=14905