Vers un générateur universel fonctionnant à l'électricité statique ?

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Produire de l'électricité bon marché à partir d'un simple mouvement du corps, d'un souffle de vent ou d'un robinet ? Cela pourrait devenir une réalité grâce à un prototype de générateur qui exploite l'électricité statique, présenté mardi 4 mars 2014 par des chercheurs chinois.

Le fonctionnement de ce générateur repose sur la "triboélectricité", l'électricité produite par le frottement de deux matériaux, qui permet par exemple à un ballon de se charger électriquement pour adhérer à un mur après avoir été frotté contre un pull en laine...

L'équipe de Zhong Lin Wang (Institut pour la nano-énergie et les nanosystèmes de Pékin) a conçu un système capable de créer une telle charge électro-statique et de la collecter. Un assemblage de plusieurs petits disques composés de matériaux différents dont l'un, doté de rayons à la manière d'une roue de vélo, entre en rotation par rapport aux autres pour créer un courant électrique recueilli ensuite par des électrodes.

 (a) Illustration schématique du générateur triboelectrique avec sa partie statique (le stator composé de trois disques dont un en or (image e) dans lequel rayonnent des électrodes), et la partie en mouvement (le rotor (d) en cuivre).

Dans leur laboratoire, les ingénieurs ont réussi à produire ainsi du courant à partir de l'eau coulant d'un robinet, du souffle d'un ventilateur ou du mouvement de va-et-vient de la main, pour alimenter au choix des ampoules électriques, un réveil digital ou recharger un téléphone portable...

Différentes lampes alimentées par le générateur triboélectrique tournant à 1000 tours/min.


"Il fonctionne pour les mouvements, réguliers ou pas, comme les mouvements du corps humain. À partir du moment où il y a une action mécanique, il peut générer de l'énergie", explique à l'AFP M. Wang, qui fait aussi partie de l'Institut de technologie de Georgie à Atlanta (Etats-Unis).

Ce système "a une large gamme d'applications: détecteurs embarqués sur des véhicules, téléphones mobiles, petits équipements électroniques, même la production d'énergie à l'échelle industrielle. Cela ouvre une nouvelle voie", lance le chercheur.

Un système simple particulièrement adapté pour produire de l'énergie à partir de mouvements naturels simples eux aussi, assurent ses concepteurs. Quasiment plats et ultralégers, les disques qui composent le générateur ont un encombrement et un coût très modestes par rapport à une dynamo classique, soulignent-ils.

Principe de fonctionnement du générateur. Ce schéma décrit ce qui se produit lorsque l'une des pales du stator en cuivre est en rotation contre le disque en Ethylène Propylène perfluoré (FEP en anglais). Lorsque la pale avance en frottant, elle génère des mouvements d'électrons. Ces derniers sont collectés par les électrodes lorsque le circuit électrique est fermé (short circuit dans la dernière ligne)

Selon l'étude publiée mardi dans la revue Nature Communications, ce prototype de générateur triboélectrique affiche en outre un rendement qui rivalise avec les alternateurs (électro-aimant tournant à l'intérieur d'une bobine) utilisés dans les centrales électriques.

Le prototype est encore de taille modeste, employant des disques d'une dizaine de cm de diamètre seulement, mais les chercheurs pensent pouvoir en augmenter considérablement les dimensions.

"Nous sommes en train de travailler pour voir comment générer de l'énergie à partir du mouvement des vagues de l'océan. Notre technologie peut être utilisée à grande échelle, de telle manière que l'énergie qui a été gaspillée durant des siècles soit désormais mise à profit", déclare M. Wang.

Sciences et avenir 5/3/2014