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 à base de gouttelettes d'eau (DEG).
Le générateur électrique DEG a une structure similaire à celle d'un transistor: permet un très haut rendement de conversion énergétique. Sa densité de puissance instantanée est augmentée des milliers de fois par rapport à generateur elettrici avec une structure différente.
Cette réalisation révolutionnaire peut contribuer à faire avancer 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, aux 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 à haute densité de puissance instantanée".
Comment fonctionne le générateur électrique DEG
La figure un est le schéma d'un DEG, Droplet Energy Generator : une lame recouverte d'oxyde d'indium et d'étain (ITO) et enveloppée d'un mince film de Téflon (PTFE) et une électrode en aluminium est placée dessus. De plus, les gouttelettes d'eau agissent comme une porte vers le transistor et complètent le circuit lorsqu'elles frappent la surface du verre. Là figure b est une image montrant quatre dispositifs DEG parallèles fabriqués sur le substrat en verre.
La différence avec les autres générateurs
Un générateur d'énergie goutte à goutte classique basé sur l'effet triboélectrique peut générer de l'électricité induite par l'électrification par contact et l'induction électrostatique lorsqu'une goutte frappe une surface. Cependant, la quantité de charge générée sur la surface est limitée par l'effet d'interface et, par conséquent, le rendement 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. C'EST DES MILLIERS DE FOIS PLUS ÉLEVÉ que les appareils SIMILAIRES, et l'efficacité de conversion d'énergie est également considérablement plus élevée.
Le professeur Wang a souligné qu'il existe deux facteurs cruciaux pour l'invention :
- Des gouttelettes continues impactant le PTFE, un matériau doté d'une charge électrique quasi 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 de plus de 140 V, qui peut éclairer 100 petites lumières LED.
Le professeur Wang a dit qu'il espérait que les résultats de cette recherche pourraient aider à récolter l'énergie de l'eau pour répondre au problème mondial de pénurie d'énergie renouvelable. Il croit qu'à long terme, le nouveau design peut être appliqué et installé sur différentes surfaces qui mettent des liquides en contact avec des solides. De cette façon, il sera possible de tirer pleinement parti de l'énergie cinétique à basse fréquence dans l'eau.
Un exemple? Combien en voulez-vous? La surface de la coque d'un ferry, un parapluie, le verre d'une fenêtre, même l'intérieur des bouteilles.
