Une équipe de recherche dirigée par des scientifiques de la City University of Hong Kong (CityU) a développé une nouvelle forme de générateur d’électricité basé sur des gouttelettes d’eau (DEG).
Le générateur électrique DEG a une structure similaire à celle d'un transistor: permet une efficacité de conversion énergétique très élevée. Sa densité de puissance instantanée est augmentée des milliers de fois par rapport à generateur elettrici avec une structure différente.
Ce résultat révolutionnaire peut contribuer à faire progresser la recherche scientifique sur l’hydroélectricité.
Le résultat est le résultat d'un effort conjoint entre trois universités aux États-Unis, en Chine et à Hong Kong. Pour être précis, il a été dirigé par le professeur Wang Zuankai du département de génie mécanique de la CityU. Le professeur a collaboré avec lui Zeng Xiaocheng de l'Université du Nebraska-Lincoln, États-Unis. Une troisième phase du projet a ensuite été développée par le professeur Wang Zhonglin, directeur fondateur et scientifique en chef de l'Institut des nanoénergies et des nanosystèmes de l'Académie chinoise des sciences à Pékin.
Leur découverte a été publié dans le dernier numéro de la prestigieuse revue scientifique Nature avec le titre "Un générateur d'électricité goutte à goutte avec une densité de puissance instantanée élevée."
Comment fonctionne le générateur électrique DEG
La figure un est le diagramme schématique d'un DEG, Droplet Energy Generator : une lame de verre recouverte d'oxyde d'indium et d'étain (ITO) et enveloppée dans une fine pellicule de téflon (PTFE) et une électrode en aluminium est placée dessus. De plus, les gouttelettes d’eau agissent comme une grille du transistor et complètent le circuit lorsqu’elles touchent la surface du verre. Là figure b est une image montrant quatre dispositifs DEG parallèles fabriqués sur le substrat de verre.
La différence avec les autres générateurs
Un générateur d'énergie de gouttelettes conventionnel basé sur l'effet triboélectrique peut générer de l'électricité induite par l'électrification de contact et l'induction électrostatique lorsqu'une gouttelette heurte une surface. Cependant, la quantité de charge générée à la surface est limitée par l’effet interfacial et, par conséquent, l’efficacité de conversion d’énergie est assez faible.
Pour améliorer l’efficacité de la conversion, l’équipe de recherche a passé deux ans à développer le DEG. Sa densité de puissance instantanée peut atteindre jusqu'à 50,1 W/m2. Il est des MILLIERS DE FOIS PLUS ÉLEVÉ que les appareils SIMILAIRES, et l’efficacité de conversion d’énergie est également nettement supérieure.
Le professeur Wang a souligné que deux facteurs sont cruciaux pour l’invention :
- Les gouttelettes continues frappant le PTFE, un matériau doté d'une charge électrique presque permanente, offrent une nouvelle voie pour l'accumulation et le stockage de charges de surface à haute densité.
- Lorsque des gouttelettes d'eau frappent continuellement la surface du PTFE, la charge de surface générée s'accumule et atteint progressivement la saturation.
Cette nouvelle découverte a permis de surmonter tous les problèmes des générateurs précédents.
La recherche montre qu'une seule goutte d'eau libérée d'une hauteur de 15 cm peut générer une tension supérieure à 140 V, capable d'éclairer 100 petites lumières LED.
Le professeur Wang a déclaré qu'il espérait que les résultats de cette recherche pourraient aider à récolter l'énergie de l'eau pour résoudre le problème mondial de la pénurie d'énergies renouvelables. Il estime qu'à long terme, le nouveau design pourra être appliqué et installé sur diverses surfaces mettant des liquides en contact avec des solides. De cette manière, il sera possible d’exploiter pleinement l’énergie cinétique à basse fréquence présente dans l’eau.
Un exemple? Combien en voulez-vous? La surface d'une coque de ferry, un parapluie, des vitres et même l'intérieur des bouteilles.
