Une « percée majeure », l’invention d’un générateur capable de produire de l’électricité à partir de l’air

Par temps orageux, les éclairs produits dans le ciel nous démontrent que l’atmosphère contient une énorme quantité d’électricité. Cette énergie inexploitée est alimentée par les ions (atomes ou molécules) des gouttelettes d’eau dans l’air, qui portent des charges électriques. Toutefois, aucune technologie n’arrivait jusqu’à présent à la capturer de façon fiable. Certains scientifiques ont tout de même effectué des recherches dans ce domaine, mais les résultats restent peu satisfaisants. Ils ont rencontré des obstacles tels qu’une durée de production d’énergie courte et des coûts de matériaux élevés. Des chercheurs de l’Université de Massachusetts (UMass) ont pu surmonter ces contraintes. Ils ont créé un dispositif innovant, plus efficace et plus abordable, qui peut transformer l’humidité de l’air en électricité. Décryptage.

La conception d’un générateur électrique alimenté par l’air

En 2020, Jun Yao, ingénieur en électricité et en informatique, et Derek Lovley, microbiologiste à l’UMass, avaient publié dans la revue Nature les résultats de leur recherche sur le concept « Air-gen ». Ces scientifiques américains avaient conçu ce générateur électrique avec des nanofils protéiques synthétisés à partir de la bactérie Geobacter. Sur ce dispositif, des électrodes sont reliées aux nanofils de protéines, en vue de générer de l’électricité à partir des gouttelettes d’eau naturellement présentes dans l’air. Cette technologie constitue déjà une avancée notable, mais elle présente encore quelques inconvénients qui empêchent son déploiement à grande échelle. En effet, elle fonctionne de manière discontinue et nécessite un traitement unique des matériaux.

Ces scientifiques ont continué leur travail de recherche afin de résoudre ces problèmes et améliorer leur générateur électrique. Les résultats de leur nouvelle étude ont montré qu’il est possible de capter le courant électrique contenu dans l’air à l’aide de n’importe quel matériau biologique, organique ou inorganique. La seule condition exigée est la présence de nanopores de moins de 100 nm de diamètre dans le matériau. Ainsi, les microscopiques gouttelettes d’eau de l’atmosphère passent à travers ces minuscules trous. Elles subissent un échange dynamique d’adsorption-désorption à l’interface poreuse, générant une charge de surface. La couche supérieure du dispositif réagit davantage face à cette interaction dynamique. Cela crée un gradient de charge spontané et marqué, produisant continuellement un courant électrique.

L’air que nous respirons, une source d’énergie durable non négligeable

La nouvelle version d’Air-gen est maintenant en cours de développement. Selon ses concepteurs, ce dispositif à micro-échelle serait capable de générer une quantité d’électricité équivalente à de nombreuses centaines de millivolts lors d’un essai réalisé sur une semaine. Cette durée de fonctionnement est largement supérieure à celle des autres concepts de générateurs alimentés par l’air (48 h seulement). Cette technologie profite aussi de la possibilité d’employer toutes sortes de matériaux, ce qui permet de réduire son coût de fabrication. Outre cela, une future installation d’Air-gen occupera moins d’espace qu’un système de panneaux solaires ou d’éoliennes, affirme ces chercheurs. Puisque l’air est diffusif et présent dans tout l’espace vertical, de multiples couches de ce générateur pourraient être empilées afin d’optimiser leur puissance.

Le professeur Yao et ses collègues espèrent pouvoir utiliser leur nouvelle technologie pour alimenter en électricité les maisons, les entreprises et les usines. Ils poursuivent actuellement leur recherche dans le but de transposer leur concept à plus grande échelle. Ils travaillent également sur la façon d’améliorer son efficacité énergétique en optimisant la structure des matériaux utilisés. Enfin, ils pensent que l’humidité de l’air représente une importante source d’énergie propre et durable. C’est une nouvelle alternative intéressante pour limiter l’effet du changement climatique dans le monde. Plus d’informations : Advanced Materials