Une équipe de recherche dirigée par des scientifiques de la City University of Hong Kong (CityU) a récemment développé un générateur d'électricité à base de gouttelettes (DEG) avec une structure de type transistor à effet de champ (FET) qui permet une efficacité de conversion d'énergie élevée et une puissance instantanée densité des milliers de fois celle de ses homologues sans technologie FET. Cela contribuerait à faire avancer la recherche scientifique sur la production d'énergie hydraulique et à lutter contre la crise énergétique.

La recherche a été dirigée ensemble par le professeur Wang Zuankai du département de génie mécanique de CityU, Professeur Zeng Xiao Cheng de l'Université du Nebraska-Lincoln, et le professeur Wang Zhong Lin, directeur fondateur et scientifique en chef de l'Institut des nanoénergies et des nanosystèmes de Pékin de l'Académie chinoise des sciences. Leurs conclusions ont été publiées dans La nature dans une étude intitulée "Un générateur d'électricité à base de gouttelettes avec une densité de puissance instantanée élevée."

Efficacité de la conversion d'énergie électrique grandement améliorée

Environ 70 % de la surface de la Terre est recouverte d'eau. Pourtant, l'énergie cinétique basse fréquence contenue dans les ondes, les marées, et même les gouttes de pluie ne sont pas efficacement converties en énergie électrique en raison des limitations de la technologie actuelle. Par exemple, 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 frappe une surface. Cependant, la quantité de charges générées en surface est limitée par l'effet interfacial, et comme résultat, l'efficacité de conversion d'énergie est assez faible.

Afin d'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/m ² , des milliers de fois plus élevé que d'autres appareils similaires sans l'utilisation d'une conception de type FET. Et l'efficacité de conversion d'énergie est nettement plus élevée.

Le professeur Wang de CityU a souligné qu'il y a deux facteurs cruciaux pour l'invention. D'abord, l'équipe a constaté que les gouttelettes continues frappant le PTFE, un matériau électret à charge électrique quasi-permanente, offre une nouvelle voie pour l'accumulation et le stockage des charges de surface à haute densité. Ils ont découvert que lorsque les gouttelettes d'eau frappent continuellement la surface du PTFE, les charges surfaciques générées vont s'accumuler et atteindre progressivement une saturation. Cette nouvelle découverte a permis de surmonter le goulot d'étranglement de la faible densité de charge rencontré dans les travaux précédents.