Un dispositif nanofluide transforme l’eau de mer en électricité

Différence de salinité entre la mer et l’eau douce

La différence de salinité entre l’eau de mer et l’eau douce constitue une source d’énergie presque inexploitée. Un dispositif nanofluidique a maintenant été présenté, capable de convertir le flux naturel d’ions en énergie électrique utilisable.


Urbana (États-Unis). La recherche de nouvelles sources d’énergie aussi neutres que possible sur le plan climatique constitue l’un des plus grands défis de la science. Des chercheurs de la Northeast Normal University (NENU) ont récemment développé un générateur innovant utilisant un nanomatériau qui génère de l’énergie à partir de l’humidité. Une autre source d’énergie peu utilisée jusqu’à présent réside dans la différence de salinité entre la mer et l’eau douce.


Lorsque deux plans d’eau de salinité différente se rencontrent, les molécules de sel s’écoulent des concentrations les plus élevées vers les plus faibles. L’énergie de ces flux peut être récupérée car ils sont constitués d’ions formés à partir du sel dissous.


Le dispositif nanofluide utilise le flux d’ions

Des chercheurs de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign (UIUC) dirigés par Jean-Pierre Leburton ont présenté dans la revue spécialisée Nano Energy un dispositif à nanofluide capable de convertir le flux naturel d’ions aux frontières de la mer et de l’eau douce en énergie électrique utilisable. énergie.

« Même si notre conception n’est encore qu’un concept, elle présente déjà une grande polyvalence et un fort potentiel pour les applications énergétiques. Tout a commencé par une question académique : « Un dispositif à l’état solide à l’échelle nanométrique peut-il extraire l’énergie du flux d’ions ? » – mais notre conception a dépassé nos attentes et nous a surpris à bien des égards.

Traînée coulombienne

Le dispositif semi-conducteur utilise ce qu’on appelle la traînée coulombienne, qui existe entre les ions qui circulent et les charges électriques. Lorsque les ions circulent dans un canal étroit, les forces électriques provoquent le déplacement des charges d’un côté à l’autre, produisant ainsi un courant électrique.

Dispositif nanofluide


Lorsque les scientifiques ont simulé leur appareil, ils ont observé deux comportements surprenants. Bien qu’ils s’attendaient à ce que la traînée coulombienne provienne principalement de la force d’attraction entre des charges électriques opposées, les simulations ont révélé que la technique fonctionne également bien lorsque les forces électriques sont répulsives. Comme l’explique Mingye Xiong, les ions chargés positivement et négativement déclenchent la traînée coulombienne.

« Il convient également de noter que notre étude montre un effet d’amplification. Parce que les ions en mouvement sont si massifs par rapport aux charges de l’appareil, les ions transfèrent de grandes quantités d’impulsion aux charges, amplifiant le courant sous-jacent.

De plus, les chercheurs ont découvert que la traînée coulombienne est indépendante de la configuration spécifique du canal et du choix du matériau si le diamètre du canal est suffisamment étroit pour garantir la proximité entre les ions et les charges.

« Nous pensons que la densité de puissance d’un réseau d’appareils pourrait égaler, voire dépasser, celle des cellules solaires. Sans parler des applications potentielles dans d’autres domaines tels que la détection biomédicale et la nanofluidique.

Les chercheurs sont actuellement en train de breveter leurs découvertes et de développer un dispositif pratique de production d’électricité.

Nano Énergie, doi : 10.1016/j.nanoen.2023.108860