En exploitant le mouvement moléculaire des liquides, une équipe de scientifiques a développé un dispositif qui produit un courant électrique constant. Cette innovation pourrait alimenter les nanotechnologies et offrir une nouvelle dimension en matière d’énergie propre, indépendante des forces extérieures.
Il y a du pouvoir dans le nombre lorsqu’on produit de l’électricité à partir du mouvement de molécules.
La technologie de l’énergie houlomotrice est une source éprouvée de production d’énergie, mais il existe une énergie inhérente à chaque molécule de liquide sur terre, même lorsque le liquide est au repos. À l’échelle moléculaire, les atomes et les ions sont toujours en mouvement. Si ce à l’échelle nanométrique le mouvement peut être exploité, il pourrait être une grande source d’énergie.
« Il y a de grandes quantités d’air et de liquide sur la Terre, et leur exploitation réussie pourrait produire une quantité gigantesque d’énergie pour la société », a déclaré l’auteur Yucheng Luan.
Dans un article publié cette semaine dans Matériaux APL, par AIP Publishing, Luan et ses collaborateurs ont testé un dispositif de récupération d’énergie moléculaire qui capte l’énergie du mouvement naturel des molécules dans un liquide. Leurs travaux ont montré que le mouvement moléculaire peut être utilisé pour générer un courant électrique stable.
Création de l’appareil
Pour créer le dispositif, les chercheurs ont immergé des nanoréseaux de matériau piézoélectrique dans un liquide, permettant au mouvement du liquide de déplacer les brins comme des algues ondulant dans l’océan, sauf que dans ce cas, le mouvement se fait à l’échelle moléculaire invisible et les brins sont en oxyde de zinc. Le matériau oxyde de zinc a été choisi pour ses propriétés piézoélectriques, ce qui signifie que lorsqu’il ondule, se plie ou se déforme sous l’effet d’un mouvement, il génère un potentiel électrique.
Mécanisme de génération d’électricité du collecteur de mouvements thermiques moléculaires (MTMH). Crédit : Yucheng Luan et Wei Li
« En tant que matériau piézoélectrique bien étudié, l’oxyde de zinc peut être facilement synthétisé en diverses nanostructures, y compris des nanomoustaches », a déclaré Luan. « Une nanomoustache est une structure soignée et ordonnée de nombreux nanofils, semblable aux poils d’une brosse à dents. »
Applications et avantages
Leurs récupérateurs d’énergie pourraient être utilisés pour alimenter des nanotechnologies telles que des dispositifs médicaux implantables, ou ils pourraient être transformés en générateurs de grande taille et en production d’énergie à l’échelle du kilowatt. L’une des principales caractéristiques de conception de l’appareil est qu’il ne dépend d’aucune force externe, ce qui augmente son potentiel en tant que source d’énergie propre révolutionnaire.
« Les dispositifs de récupération de mouvement thermique moléculaire ne nécessitent aucune stimulation externe, ce qui constitue un gros avantage par rapport aux autres récupérateurs d’énergie », a déclaré Luan. « À l’heure actuelle, l’énergie électrique est principalement obtenue à partir d’énergies externes, telles que l’énergie éolienne, l’énergie hydroélectrique, l’énergie solaire et autres. Ce travail ouvre la possibilité de générer de l’énergie électrique à travers le mouvement thermique moléculaire des liquides, à partir de l’énergie interne du système physique qui est essentiellement différente du mouvement mécanique ordinaire.
Regarder vers l’avant
Les chercheurs travaillent déjà sur la prochaine phase de leur conception visant à améliorer la densité énergétique du dispositif en testant différents liquides, des matériaux piézoélectriques hautes performances et de nouvelles architectures de dispositif et en agrandissant le dispositif.
« Nous pensons que ce nouveau type de système deviendra dans un avenir proche un moyen indispensable pour les êtres humains d’obtenir de l’énergie électrique. »
