Une feuille développée en Espagne est capable de générer jusqu'à 100 volts avec une seule goutte d'eau
Nous sommes entourés d'énergie. Chaque mouvement ou chaque vibration est une source de ressources qui peuvent paraître inestimables si elles sont mesurées individuellement, mais dont la somme est suffisante pour compléter les fournitures dont nous avons besoin au quotidien. L'Institut de Science des Matériaux de Séville (ICMS) a développé plusieurs dispositifs qui permettent de convertir la lumière, les changements de température et les vibrations ou déformations mécaniques, qui ne sont pas continues, constantes et homogènes, en une source d'énergie utilisable et cumulative. La dernière invention, selon une recherche publiée dans , est une feuille pour encapsuler les panneaux solaires qui permet d'exploiter, en plus de l'énergie du Soleil, l'énergie générée par les chutes de pluie, multipliant ainsi leur capacité et leur durée de vie utile.
L'équipe ICMS, un centre commun du Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC) et de l'Université de Séville (États-Unis), a développé et breveté le nouveau dispositif : une fine feuille qui permet d'encapsuler le panneau solaire et de produire, avec des nanogénérateurs, 100 volts à partir de l'impact d'une seule goutte d'eau, suffisamment pour alimenter de petits appareils portables.
Un avantage complémentaire du développement est qu'il protège les cellules solaires, en particulier celles composées de pérovskite aux halogénures, un matériau au grand potentiel en raison de son rendement élevé et de son faible coût, mais avec une limite : sa dégradation ou son instabilité dans des conditions environnementales défavorables.
De cette manière, le dispositif remplit trois fonctions : il augmente la capacité optique des cellules solaires à capter la lumière, protège le panneau et profite de la surface triboélectrique (qui génère une charge électrique par friction ou contact) pour convertir l'énergie cinétique des gouttes de pluie en courant électrique, selon le CSIC. Pour Carmen López, chercheuse à l'ICMS, le travail représente une « solution avancée » en combinant deux sources d'énergie (photovoltaïque et triboélectrique). «Cela démontre la viabilité de la mise en œuvre des deux systèmes de collecte d'énergie», explique-t-il.
L'une des applications de cette technologie serait de fournir une autonomie constante aux appareils électroniques portables et sans fil, aussi bien dans des conditions ensoleillées que pluvieuses, ce qui est essentiel pour les appareils qui nécessitent une connexion Internet (Internet des objets ou IoT) pour fournir, sans avoir besoin de recharger les batteries, des informations permanentes, comme des capteurs environnementaux, structurels ou agricoles, par exemple.
« Leur mise en œuvre dans ce que l'on appelle les villes intelligentes est viable, comme dans la signalisation, l'éclairage auxiliaire autonome ou la surveillance, car elles résistent aux conditions météorologiques défavorables et à la présence de pluie, d'humidité et de cycles thermiques. Elle serait également applicable aux structures énergétiques distribuées dans des zones éloignées, inaccessibles ou isolées, comme, par exemple, dans les stations maritimes », ajoute Fernando Núñez, scientifique de l'ICMS.
Le chercheur explique que la base du dispositif est l'effet triboélectrique, qu'il simplifie pour le rendre compréhensible : « Deux matériaux de nature différente en contact produisent une électrification, il y a un transfert de charges. C'est comme l'effet qui se produit lorsque l'on descend un toboggan et l'électrification est générée par frottement. Nous profitons des deux matériaux de nature différente, qui dans ce cas sont le polymère plasma de la feuille et la goutte de pluie. certains circuits d’électrodes métalliques.
Núñez estime que le champ d'application de ces dispositifs hybrides est très large et a déjà reçu des propositions d'application. Les résultats ont été obtenus grâce au projet financé par le Conseil européen de la recherche (ERC Starting Grant) et Drop Ener, cofinancé par les fonds Next Generation, qui ont permis de progresser dans le développement de nanogénérateurs triboélectriques à gouttes de pluie protégés par le brevet Energy Harvesting Device.
