Cette batterie révolutionnaire se recharge pour une énergie illimitée

Ce n’est pas beaucoup de puissance, mais pour de nombreux appareils, ce sera suffisant, explique Fastcompany.

Les piles sont aujourd’hui le grand limiteur des produits technologiques. Elles limitent l’autonomie et le prix de nos voitures, l’efficacité de notre réseau électrique, la fiabilité de nos téléphones et la flexibilité des implants médicaux. Le stockage d’énergie étant limité, nos appareils électroniques sans fil doivent être rechargés sans cesse.

Mais qu’en serait-il si une batterie n’avait jamais besoin d’être rechargée parce qu’elle produit en permanence sa propre énergie ?

Maintenant, c’est le cas. Des chercheurs de l’université de l’Arkansas ont mis au point un minuscule générateur/batterie construit en grande partie en graphène, le matériau miracle fabriqué à partir du carbone. Non seulement il stocke l’énergie, mais il la produit constamment.

Dans un avenir proche, l’équipe espère commencer à produire en masse ces batteries sous forme de puces de la taille d’une pièce de dix cents, ce qui leur permettra de se coller sur de petites cartes de circuits imprimés pour alimenter toutes sortes de capteurs et d’appareils électroniques à faible consommation d’énergie disponibles sur le marché.

Comment cela est-il possible ? Comment une pile peut-elle développer de l’énergie à partir de rien ? À vrai dire, ce n’est pas le cas.

Comme l’explique Paul Thibado, professeur à l’université de l’Arkansas, qui a dirigé les recherches, il y a de l’énergie tout autour de nous en permanence. Bien que nous ne la voyions pas à l’œil nu, les particules de gaz sont dans un torrent constant. C’est l’énergie cinétique, l’énergie née du mouvement. Et ce mouvement est toujours présent dans l’air à température ambiante, car la température n’est en fait qu’une vibration. Plus les choses vibrent rapidement, plus elles sont chaudes. C’est l’énergie thermique.

Entrez dans le graphène : c’est un matériau dont la théorie remonte aux années 1950, qui n’est en fait que du carbone formé d’une seule épaisseur d’atome. C’est littéralement un objet bidimensionnel aux propriétés étranges dont nous apprenons seulement maintenant à tirer parti.

Ce que Thibado a démontré, c’est qu’un de ces morceaux de graphène incroyablement légers et fins peut en fait capter l’énergie cinétique des particules de gaz qui le frappent. Et il vibre aussi grâce à sa propre énergie thermique. « Vous pouvez l’imaginer comme un drap sur une corde à linge », dit Thibado. « S’il commence à souffler un peu, le drap entier bouge et se retourne.

Lorsque cette feuille de graphène est attachée aux bons composants électriques, son mouvement génère en fait de l’électricité, faisant passer le courant à travers une électrode, et permettant de le stocker. Alors que cette théorie a été prouvée pour la première fois dans des simulations de supercalculateurs, l’équipe de Thibado a en fait produit des piles au graphène et prouvé qu’elles pouvaient générer de l’énergie. (Le seul endroit où elles échoueraient serait un vide noir à zéro absolu – c’est-à-dire à -459,67°F, une température où il n’y a pas d’énergie thermique présente – car il n’y aurait pas d’énergie ambiante à exploiter).

Quelle quantité d’énergie peuvent-ils donc produire ? Seule, presque aucune. Mais Thibado a démontré qu’ils peuvent être construits comme un microprocesseur, avec des millions de ces générateurs d’énergie sur une seule puce. Taiwan Semiconductor – le principal concurrent d’Intel – a développé des échantillons de 1 mm et 2 mm pour les tests de Thibado. En attendant, le partenaire de Thibado pour la commercialisation, NTC Technologies, espère commencer à vendre une puce plus grande dans un an – bien que Thibado prévienne que cela pourrait prendre plus de temps.

Cette puce, de 10 mm de côté, soit à peu près la taille d’une pièce de dix cents, produirait des quantités d’énergie significatives. D’une puissance estimée à 10 milliwatts, elle produit suffisamment d’électricité pour alimenter un capteur de pression, de température ou d’impulsion. Vous pouvez imaginer une bande de fitness qui pourrait suivre votre rythme cardiaque sans jamais manquer d’énergie pour le faire. C’est également assez d’énergie pour couvrir les besoins de base de la norme Bluetooth à faible consommation d’énergie (la principale norme utilisée par les capteurs pour transmettre des données aux téléphones et autres appareils). Vous pouvez donc imaginer, avec peut-être quelques unes de ces puces fonctionnant ensemble, de construire un groupe de fitness qui pourrait transmettre les données de votre fréquence cardiaque à votre téléphone.

En effet, la batterie est particulièrement bien adaptée aux minuscules appareils connectés de l’Internet des objets. « Il y a un nombre infini de marchés, et cette chose peut s’étendre à une échelle beaucoup plus grande. Mais la vraie question à ce stade est de savoir par où commencer », déclare Preston Carter, directeur de la technologie chez NTS Innovations, qui est également un ancien directeur de programme à la DARPA et à la NASA. « Les appareils électroniques . … qui sont portables et consomment moins d’énergie, seront des fruits à portée de main pendant des années ». Au fur et à mesure de l’évolution de la batterie, M. Carter imagine qu’ils fonctionneront pour les implants médicaux, alimentant les appareils au lieu d’une batterie qui pourrait s’épuiser. Mais pour ce qui est de l’alimentation de votre smartphone, c’est beaucoup plus éloigné, car les processeurs des smartphones ont besoin de beaucoup de puissance pour rendre les jeux vidéo et pour effectuer d’autres tâches qui nécessitent beaucoup de calculs.

En ce qui concerne le coût, M. Thibado estime que les puces coûteront le même prix que des panneaux solaires de taille équivalente. Ce qui signifie qu’avec une petite taille, elles ne coûteront presque rien du tout, tout comme les capteurs bon marché qu’elles alimentent.

Tous les panneaux solaires

Cela signifie-t-il que les fermes de graphène pourraient remplacer les fermes solaires, fournissant une nouvelle source d’énergie verte pour notre réseau électrique ? Thibado repousse un peu cette vision. D’une part, il admet que l’équipe a encore beaucoup à faire pour mettre cette technologie sur le marché. Et deuxièmement, il estime qu’il est moins avantageux de refaire notre réseau électrique que de reconsidérer où et comment nous produisons de l’énergie pour commencer.

« Pourquoi ne pas mettre l’énergie là où vous en avez besoin ? demande-t-il. « Vous n’avez pas besoin de fabriquer un gros objet monstrueux [comme un générateur]… vous le mettez simplement dans chaque petite chose qui en a besoin, là où elle en a besoin. Je pense que c’est ma meilleure réponse, honnêtement… c’est ce que nous envisageons, en repensant l’énergie et [sa] distribution.

Via Fastcompany

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