Une nouvelle machine génère de l'électricité à partir d'une boule de neige

• Des chercheurs construisent le premier appareil du genre à générer de l'électricité statique à partir de chutes de neige.
• Il peut être intégré à des panneaux solaires pour obtenir une alimentation électrique continue dans des conditions de neige.
• Il fonctionne également comme un capteur auto-alimenté pour surveiller la direction du vent et le taux de chute de neige.

Dans les zones de chute de neige, il est assez difficile d'accéder à des sources d'énergie vertes et renouvelables, telles que les éoliennes et l'énergie solaire. Des conditions météorologiques extrêmes telles que de courtes périodes d'ensoleillement, une couverture nuageuse prolongée, des températures inférieures à zéro et une forte accumulation de neige peuvent affecter la production d'énergie.

Plusieurs techniques alternatives exploitent ces conditions météorologiques locales et offrent une stratégie de production d'énergie plus viable. Cependant, les capteurs météorologiques et les stations météorologiques habituels ont de nombreuses limitations, par exemple, leur capacité à travailler dans des environnements aussi extrêmes, une conception complexe, le coût et le besoin d'une source d'énergie durable pour fonctionner efficacement.

Récemment, des chercheurs de l'Université de Californie à Los Angeles ont développé un nouvel appareil capable de générer de l'électricité à partir de chutes de neige. Il s'agit d'un appareil unique et peu coûteux qui est flexible comme une feuille de plastique.

Nanogénérateur triboélectrique à base de neige

Cet appareil intelligent peut examiner la quantité de neige qui tombe, la direction de la neige, ainsi que la vitesse du vent. Le nanogénérateur crée une charge grâce à l'électricité statique et génère de l'énergie via l'échange d'électrons.

Lorsqu'un matériau interagit avec un autre, il capture des électrons tandis que l'autre cède des électrons. C'est ainsi que l'on peut séparer les charges et générer de l'électricité statique.

Dans ce cas, la neige contient des charges positives et prêtes à céder des électrons. L'équipe de recherche a utilisé un matériau synthétique semblable à du caoutchouc (silicone) qui se compose d'atomes d'oxygène et de silicium, ainsi que d'hydrogène, de carbone et d'autres éléments. Étant donné que ce matériau contient des charges négatives, lorsqu'il entre en contact avec la neige, il crée une charge qui est captée par l'appareil pour produire de l'électricité.

Référence :Science Direct | DOI : 10.1016/j.nanoen.2019.03.032 | UCLA

Cet appareil imprimé en 3D à faible coût est composé d'une feuille de silicone et d'une électrode pour capturer la charge. Il est facile à fabriquer en raison de la grande disponibilité du silicone, qui est largement utilisé dans une large gamme de produits, des implants biomédicaux à l'isolation des fils électriques.

Pour de meilleures performances, le matériau doit être capable de collecter autant d'électrons que possible. Les chercheurs ont testé divers matériaux pour ce travail et ont découvert que le silicone génère plus de charge que d'autres matériaux, tels que le téflon et les feuilles d'aluminium.

Plus précisément, l'appareil peut générer une densité de puissance de 0,2 mW/m ² , et une tension en circuit ouvert jusqu'à 8V. Il peut être intégré à des panneaux solaires conventionnels pour obtenir une alimentation électrique continue dans des conditions de neige.

Autres utilisations

Le nanogénérateur peut surveiller avec précision les sports d'hiver comme le ski et améliorer les performances des athlètes lorsqu'ils sautent, courent ou marchent. Il peut également identifier des paramètres qui ne peuvent pas être détectés avec une montre connectée, tels que les principaux modèles de mouvement utilisés en ski de fond.

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Cela pourrait aider la prochaine génération d'appareils portables auto-alimentés à mieux suivre les performances des athlètes et à montrer s'ils marchent, sautent, marchent ou courent.