La technologie de l’énergie houlomotrice est une source éprouvée de production d’énergie, mais chaque molécule de liquide sur Terre possède une énergie inhérente, même lorsque le liquide est au repos. À l’échelle moléculaire, les atomes et les ions sont toujours en mouvement. Si ce mouvement à l'échelle nanométrique peut être exploité, il pourrait constituer une importante source d'énergie.

"Il y a de grandes quantités d'air et de liquide sur Terre, et leur exploitation réussie pourrait produire une quantité gigantesque d'énergie pour la société", a déclaré l'auteur Yucheng Luan.

Luan et ses collaborateurs ont testé un dispositif de récupération d'énergie moléculaire qui capte l'énergie du mouvement naturel des molécules dans un liquide. Leurs travaux ont montré que le mouvement moléculaire peut être utilisé pour générer un courant électrique stable. Leur travail, "Récolteur de mouvement thermique moléculaire pour la conversion d'électricité", est paru dans APL Materials. .

Pour créer le dispositif, les chercheurs ont immergé des nanoréseaux de matériau piézoélectrique dans un liquide, permettant au mouvement du liquide de déplacer les brins comme des algues ondulant dans l'océan, sauf que dans ce cas, le mouvement se fait à l'échelle moléculaire invisible et les brins sont en oxyde de zinc. Le matériau d'oxyde de zinc a été choisi pour ses propriétés piézoélectriques, ce qui signifie que lorsqu'il ondule, se plie ou se déforme sous l'effet d'un mouvement, il génère un potentiel électrique.

"En tant que matériau piézoélectrique bien étudié, l'oxyde de zinc peut être facilement synthétisé en diverses nanostructures, y compris des nanomoustaches", a déclaré Luan. "Une nanomoustache est une structure soignée et ordonnée de nombreux nanofils, semblable aux poils d'une brosse à dents."

Leurs récupérateurs d'énergie pourraient être utilisés pour alimenter des nanotechnologies telles que des dispositifs médicaux implantables, ou ils pourraient être transformés en générateurs de grande taille et en production d'énergie à l'échelle du kilowatt. L'une des principales caractéristiques de conception de l'appareil est qu'il ne dépend d'aucune force externe, ce qui augmente son potentiel en tant que source d'énergie propre révolutionnaire.

"Les dispositifs de récupération de mouvement thermique moléculaire ne nécessitent aucune stimulation externe, ce qui constitue un gros avantage par rapport aux autres capteurs d'énergie", a déclaré Luan.

"À l'heure actuelle, l'énergie électrique est principalement obtenue à partir d'énergies externes, telles que l'énergie éolienne, l'énergie hydroélectrique, l'énergie solaire et autres. Ces travaux ouvrent la possibilité de générer de l'énergie électrique à travers le mouvement thermique moléculaire des liquides, à partir de l'énergie interne des liquides. le système physique qui est essentiellement différent du mouvement mécanique ordinaire. "

Les auteurs travaillent déjà sur la prochaine phase de leur conception visant à améliorer la densité énergétique du dispositif en testant différents liquides, des matériaux piézoélectriques hautes performances et de nouvelles architectures de dispositif et en agrandissant le dispositif.

"Nous pensons que ce nouveau type de système deviendra dans un avenir proche un moyen indispensable pour les êtres humains d'obtenir de l'énergie électrique."

Plus d'informations : Récupérateur de mouvements thermiques moléculaires pour la conversion d'électricité, APL Materials (2023). DOI :10.1063/5.0169055

Informations sur le journal : Matériaux APL

Fourni par l'Institut américain de physique