Hygroélectricité : L’avenir des énergies renouvelables en tirant parti de l’humidité de l’air

Ces dernières années, la recherche dans le domaine des énergies renouvelables a fait de grands progrès dans la recherche constante de nouvelles sources d'énergie. L'une de ces innovations, qui commence à susciter un grand intérêt, est la hygroélectricité, un type d'énergie généré par le humidité de l'air. Ce concept, dérivé de la capacité de certains matériaux à générer une charge électrique en réponse aux changements d'humidité, est en cours de développement et pourrait révolutionner la manière dont nous obtenons de l'énergie.

Qu’est-ce que l’hygroélectricité ?

La hygroélectricité, Également connu sous le nom énergie hygroélectrique, est une méthode innovante pour produire de l’électricité en tirant parti de l’humidité environnementale. Contrairement à d’autres énergies renouvelables comme le solaire ou l’éolien, elle ne dépend pas de facteurs climatiques spécifiques comme la lumière directe du soleil ou le vent. Les matériaux hygroscopiques sont la clé de ce phénomène, car ils sont capables d'absorber les molécules d'eau présentes dans l'environnement et de générer une différence de potentiel qui produit de l'électricité.

Cette avancée, née d'études pionnières dans des universités comme le Massachusetts (UMass) et Campinas (Brésil), a ouvert de nouvelles possibilités dans le domaine des énergies renouvelables. Il a été démontré que certains matériaux, comme oxyde de graphène (GO) ou nanofils de protéines, peut générer une charge électrique au contact de l’humidité.

Dans le cas de l'oxyde de graphène, les molécules d'eau qui adhèrent à sa surface créent une différence de potentiel qui permet la génération de courant électrique lorsqu'elles sont connectées à un circuit externe. Il s’agit d’une découverte capitale, car on pensait que ces matériaux nécessitaient la lumière du soleil pour produire de l’électricité. L'hygroélectricité n'a pas ces restrictions météorologiques, ce qui en fait une solution très prometteuse pour l’avenir.

Comment fonctionne l’hygroélectricité ?

Le processus qui permet de générer de l’électricité à partir de l’humidité est basé sur l’interaction entre des matériaux hygroscopiques et des molécules d’eau présentes dans l’environnement. Ces matériaux, comme mentionné précédemment, ont la capacité de absorber l'eau et générer un différence de charge. Dans le Projet CATCHER, financé par l'Union européenne, a montré que l'eau présente dans l'atmosphère peut accumuler des charges électriques après avoir été en contact avec des particules de poussière également présentes dans l'air. L’interaction entre ces particules et les gouttelettes d’humidité génère une petite différence de potentiel qui, lorsqu’elle est suffisamment grande, permet d’obtenir un courant électrique utile.

Principaux matériaux

L'un des matériaux les plus utilisés pour ce type d'énergie est nanofils de protéines grandi à partir de géobacter sulfurreducens, une bactérie capable de transférer des électrons au contact de l'humidité. L'appareil Générateur d'air développé par UMass Amherst fonctionne en connectant ces nanofils avec de minuscules électrodes pour générer de l'électricité à partir de l'air.

Un autre exemple prometteur est l’utilisation de oxyde de graphène (GO), un matériau qui a démontré une grande capacité à générer des charges électriques. Lorsque les molécules d’eau de l’atmosphère adhèrent à la surface de GO, une différence de charge se produit qui fait circuler les électrons vers les molécules d’eau, générant ainsi un courant électrique.

Électrodes et nanopores

La disposition du électrodes Elle joue également un rôle crucial dans l’amélioration de l’efficacité de l’hygroélectricité. En fait, ils utilisent des métaux conducteurs tels que Platinum, Or o argent pour améliorer l’efficacité du captage d’électricité.

De plus, la structure du matériau a également un impact direct sur sa capacité à générer de l’énergie. Il a été démontré dans des recherches récentes qu'en créant nanopores Dans ces matériaux (c'est-à-dire de minuscules perforations de moins de 100 nanomètres), la quantité d'humidité collectée et donc la quantité d'énergie produite peuvent être augmentées.

Applications futures de l'hygroélectricité

Même si la technologie est encore en phase de développement, son potentiel est très élevé. À court terme, des applications sont déjà explorées pour nourrir petits appareils tels que les montres intelligentes, les capteurs médicaux et les appareils IoT. Ces systèmes sont idéaux pour l'hygroélectricité car ils nécessitent très peu d'énergie et, dans de nombreux cas, sont utilisés dans des endroits où l'humidité est toujours présente, comme à l'intérieur des maisons ou des bâtiments.

Dans un avenir plus lointain, des applications à grande échelle pourraient être envisagées. Des recherches comme Projet CHASSEUR Ils se concentrent sur le développement de matériaux et de dispositifs capables de transformer l’énergie de l’humidité en quantités beaucoup plus importantes. Par exemple, l'intégration de ces appareils dans solaire fonctionner la nuit lorsque l’énergie solaire n’est pas disponible.

Dans les endroits très humides, comme les environnements tropicaux, ces collecteurs hygroélectriques Ils pourraient être installés dans les maisons pour générer une source continue d’énergie respectueuse de l’environnement. De plus, sa disponibilité 24h/7 et XNUMXj/XNUMX surpasse l'intermittence d'autres sources renouvelables telles que l'énergie solaire et l'énergie éolienne.

Recherches et défis actuels

L'un des défis actuels du développement de la technologie de l'hygroélectricité est la évolutivité. La quantité d'énergie produite par un seul appareil est relativement faible, c'est pourquoi les chercheurs recherchent des moyens d'empiler plusieurs unités ou d'améliorer les matériaux pour augmenter l'énergie générée.

El Projet de receveur travaille sur un prototype de panneau mesurant 1 mètre carré et pouvant produire jusqu'à 20 W/m2. Même si cela ne suffit pas à approvisionner un foyer entier, cela constitue un grand pas vers la viabilité commerciale. À long terme, la combinaison de cette technologie avec d'autres formes de production d'énergie pourrait conduire à une des infrastructures énergétiques plus diversifiées et durables.

Le choix des matériaux reste un aspect important. Les nanomatériaux sont coûteux et n’ont pas encore atteint l’évolutivité industrielle nécessaire à une commercialisation à grande échelle. Cependant, les progrès de la nanotechnologie continuent d’ouvrir la porte au développement de dispositifs plus économiques et plus efficaces.

L'intérêt pour l'hygroélectricité continue de croître et les investissements d'organisations telles que L'Union européenne dans des projets comme CATCHER souligne que de grandes attentes sont placées sur cette technologie émergente.

L’hygroélectricité en est encore à ses premiers stades de développement, mais elle promet de devenir l’une des technologies clés dans le domaine des énergies renouvelables. Alors que les chercheurs continuent de perfectionner les matériaux et les techniques, nous pourrions bientôt voir des applications pratiques qui pourraient changer la façon dont nous obtenons et utilisons l’énergie.