Un nouvel appareil développé par des chercheurs de l'Université de Binghamton génère de l'électricité à partir de l'humidité de l'air
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Des chercheurs de l’université Binghamton à New-York ont mis au point un appareil portable à base de papier qui fournirait une production d'énergie durable à haut rendement grâce à la capture de l'humidité.
Au cours de la dernière décennie, l’électronique portable, en particulier celle destinée aux soins de santé, est devenue de plus en plus populaire, mais les chercheurs cherchent encore la meilleure façon de les alimenter.
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.
Les batteries traditionnelles sont actuellement la solution la plus populaire, mais elles sont souvent trop rigides et ne durent pas très longtemps en cas d'utilisation continue. Les techniques de transfert d'énergie sans fil offrent une autre solution, mais ces systèmes ont une portée limitée et ne sont pas portables.
Le professeur Seokheun « Sean » Seokheun « Sean « Choi de l'Université de Binghamton , le professeur adjoint Anwar Elhadad , PhD '24, et l'étudiant au doctorat Yang « Lexi » Gao ont développé une nouvelle méthode pour extraire l'humidité de l'air et transformer cette eau en électricité.
Dans un article récemment publié dans la revue Small , l’équipe de Binghamton a présenté son dispositif portable à base de papier qui fournirait une production d’énergie durable à haut rendement grâce à la capture de l’humidité.
« L’électronique portable utilisera des techniques de récupération d’énergie à l’avenir, mais pour l’instant, ces techniques sont très irrégulières dans le temps, aléatoires dans l’emplacement et converties de manière inefficace », a déclaré Seokheun « Sean « Choi. « La raison pour laquelle je me suis intéressé à ce sujet est que l’humidité de notre air est omniprésente, et j’ai réalisé qu’il est très facile de récupérer de l’énergie à partir de l’humidité. »
S'appuyant sur les connaissances acquises au cours des 15 dernières années par le laboratoire de bioélectronique et de microsystèmes de Seokheun « Sean « Choi sur les biobatteries , le générateur utilise des spores bactériennes comme « groupe fonctionnel » qui décompose les molécules d'eau en ions positifs et négatifs. Les capillaires du papier absorbent les spores, ce qui crée un gradient avec plus d'ions positifs en haut qu'en bas, et ce déséquilibre conduit à une charge électrique.
L'absorption de l'humidité est améliorée par l'ajout d'une couche de papier Janus qui est hydrophobe d'un côté et hydrophile de l'autre, attirant les molécules d'eau et les gardant à l'intérieur de l'appareil jusqu'à leur traitement.
Cette recherche s'inscrit dans la continuité des recherches de Seokheun « Sean « Choi sur la papertronics , qui consiste à fabriquer des appareils entièrement en papier, flexibles, portables, évolutifs et jetables, sans nuire à l'environnement. Il considère le générateur électrique humide comme une révolution pour les capteurs à faible consommation, l'administration de médicaments ou la stimulation électrique.
Les améliorations et perfectionnements potentiels incluent l'augmentation de la puissance de sortie, le développement d'une méthode de stockage d'énergie et l'intégration avec d'autres techniques de récupération d'énergie. Seokheun « Sean « Choi espère également réduire la taille du dispositif à la même échelle que les systèmes microélectromécaniques (MEMS).
« La taille d'un seul appareil est trop grande pour moi. Je suis un fan des MEMS ! », a-t-il déclaré. « En réduisant chaque unité individuelle et en connectant plus de cellules dans un espace réduit, nous pouvons améliorer considérablement la densité de puissance. De plus, comme nous utilisons du papier, nous pouvons essayer de nombreuses autres idées, notamment des techniques d'origami. »
Alors que d’autres chercheurs développent des appareils portables à long terme, l’instinct de Seokheun « Sean « Choi est d’aller dans la direction opposée en se concentrant sur des appareils jetables qui n’encombreront pas les décharges de déchets électroniques.
« Je ne veux pas porter quelque chose toute la journée pendant quatre mois », a-t-il déclaré. « Je veux l’utiliser pendant une courte période et ensuite le jeter. Dans ce cas, le papier est la meilleure option. »