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Des ingénieurs ont démontré une prouesse. Presque tous les matériaux peuvent être utilisés pour créer un dispositif qui recueille continuellement l’énergie de l’air humide.

Ce développement n’est pas encore prêt pour une application pratique, mais, selon ses créateurs, il transcende certaines des limites des autres systèmes de récupération. Tout ce dont le matériau a besoin, c’est d’être parsemé de nanopores d’un diamètre inférieur à 100 nanomètres. C’est environ un millième de la largeur d’un cheveu humain. Plus facile à dire qu’à faire, mais beaucoup plus simple que prévu.

Selon une équipe dirigée par l’ingénieur Xiaomeng Liu de l’université du Massachusetts Amherst, ce matériau peut capter l’électricité générée par des gouttelettes d’eau microscopiques dans l’air humide.

Ils ont appelé leur découverte « l’effet générique Air-gen ».

« L’air contient une énorme quantité d’électricité », explique l’ingénieur Jun Yao de l’université du Massachusetts Amherst.

 » Imaginez un nuage, qui n’est rien d’autre qu’une masse de gouttelettes d’eau. Chacune de ces gouttelettes contient une charge et, lorsque les conditions sont réunies, le nuage peut produire un éclair – mais nous ne savons pas comment capter de manière fiable l’électricité des éclairs. Ce que nous avons fait, c’est créer un nuage à petite échelle, construit par l’homme, qui produit de l’électricité pour nous de manière prévisible et continue, afin que nous puissions la récolter ».

Si Air-gen vous semble familier, c’est parce que l’équipe a déjà mis au point un collecteur d’énergie aérienne. Toutefois, ce dispositif reposait sur des nanofils de protéines cultivés par une bactérie appelée Geobacter sulfurreducens.

Or, il s’avère que la bactérie n’est pas nécessaire.

Ce que nous avons réalisé après avoir fait la découverte de Geobacter, c’est que la capacité à générer de l’électricité à partir de l’air – ce que nous avons alors appelé l' »effet Air-gen » – s’avère être générique : littéralement, n’importe quel type de matériau peut récolter de l’électricité à partir de l’air, à condition qu’il possède une certaine propriété », explique Yao.

Cette propriété, ce sont les nanopores, et leur taille dépend du libre parcours moyen des molécules d’eau dans l’air humide. Il s’agit de la distance qu’une molécule d’eau peut parcourir dans l’air avant d’entrer en collision avec une autre molécule d’eau.

Le dispositif générique Air-gen est constitué d’une fine pellicule de matériau, comme la cellulose, la protéine de soie ou l’oxyde de graphène. Les molécules d’eau présentes dans l’air peuvent facilement pénétrer dans les nanopores et se déplacer du haut du film vers le bas, mais elles se heurtent aux parois du pore au cours de leur déplacement.

Ces molécules transfèrent des charges au matériau, ce qui produit une accumulation, et comme davantage de molécules d’eau pénètrent dans la partie supérieure du film, un déséquilibre de charge se produit entre les deux côtés.

Cela produit un effet similaire à celui que l’on observe dans les nuages produisant des éclairs : l’air ascendant crée davantage de collisions entre les gouttelettes d’eau au sommet d’un nuage, ce qui entraîne un excès de charge positive dans les nuages supérieurs et un excès de charge négative dans les nuages inférieurs.

Dans ce cas, la charge pourrait être redirigée pour alimenter de petits appareils ou être stockée dans une sorte de batterie.

Pour l’instant, il ne s’agit que d’une première étape. Le film de cellulose testé par l’équipe avait une tension spontanée de 260 millivolts dans l’environnement ambiant, alors qu’un téléphone portable a besoin d’une tension d’environ 5 volts. Mais la finesse des films signifie qu’ils pourraient être empilés pour mettre à l’échelle les dispositifs Air-gen et les rendre plus pratiques.

Et le fait qu’ils puissent être fabriqués à partir de différents matériaux signifie que les dispositifs pourraient être adaptés à l’environnement dans lequel ils sont utilisés, expliquent les chercheurs.

« L’idée est simple, mais elle n’a jamais été découverte auparavant, et elle ouvre toutes sortes de possibilités », explique M. Yao. « On pourrait imaginer des moissonneuses faites d’un type de matériau pour les forêts tropicales et d’un autre pour les régions plus arides.

La prochaine étape consistera à tester les dispositifs dans différents environnements et à travailler sur leur mise à l’échelle. Mais l’effet générique Air-gen est réel, et les possibilités qu’il représente sont pleines d’espoir.

« C’est très excitant », déclare Liu. « Nous ouvrons une grande porte pour récolter de l’électricité propre à partir de l’air.

La recherche a été publiée dans Advanced Materials.

Adaptation Terra Projects

source : https://www.sciencealert.com/

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