Comme tout surfeur vous le dira, les vagues ont un impact puissant. Nous progressons désormais vers l'exploitation des mouvements incessants de l'océan pour produire de l'énergie, grâce aux progrès de la technologie de « l'énergie bleue ». Dans une étude publiée dans Lettres énergétiques ACSles chercheurs ont découvert qu'en déplaçant l'électrode du milieu vers l'extrémité d'un tube rempli de liquide, là où l'impact de l'eau est le plus fort, ils augmentaient considérablement l'efficacité de la collecte de l'énergie des vagues.
Le dispositif de collecte d’énergie ondulatoire en forme de tube amélioré par les chercheurs est appelé nanogénérateur triboélectrique liquide-solide (TENG). Le TENG convertit l’énergie mécanique en électricité lorsque l’eau se déplace d’avant en arrière contre l’intérieur du tube. L’une des raisons pour lesquelles ces dispositifs ne sont pas encore pratiques pour les applications à grande échelle est leur faible production d’énergie. Guozhang Dai, Kai Yin, Junliang Yan et leurs collègues visaient à augmenter la capacité de récupération d'énergie d'un TENG liquide-solide en optimisant l'emplacement de l'électrode de collecte d'énergie.
Expérimentation et résultats
Les chercheurs ont utilisé des tubes en plastique transparent de 16 pouces pour créer deux TENG. À l’intérieur du premier appareil, ils ont placé une électrode en feuille de cuivre au centre du tube – l’emplacement habituel dans les TENG liquide-solide conventionnels. Pour le nouveau design, ils ont inséré une électrode en feuille de cuivre à une extrémité du tube. Les chercheurs ont ensuite rempli les tubes au quart avec de l’eau et ont scellé les extrémités. Un fil reliait les électrodes à un circuit externe.
En plaçant les deux appareils sur une bascule de paillasse, l'eau se déplaçait d'avant en arrière dans les tubes et générait des courants électriques en convertissant l'énergie mécanique (la friction de l'eau frappant ou glissant contre les électrodes) en électricité. Par rapport à la conception conventionnelle, les chercheurs ont constaté que la conception optimisée augmentait de 2,4 fois la conversion de l'énergie mécanique en courant électrique de l'appareil. Dans une autre expérience, le TENG optimisé a allumé et éteint un ensemble de 35 LED lorsque l'eau pénétrait dans la section du tube recouverte par l'électrode puis s'écoulait, respectivement. Les chercheurs affirment que ces démonstrations jettent les bases d'une collecte d'énergie bleue à plus grande échelle à partir des vagues océaniques et montrent le potentiel de leur appareil pour d'autres applications telles que les communications de signalisation sous-marines sans fil.
Les auteurs reconnaissent le financement de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine et du Programme national de recherche et développement de Chine, ainsi que les ressources informatiques du Centre de calcul haute performance de l’Université Central South.
