Générateur thermoélectrique : l’énergie chaleur ambiante
Imaginez un dispositif capable de générer de l'électricité simplement en absorbant la chaleur de l'air ambiant, sans nécessiter de gradient de température. C'est précisément ce qu'une équipe de chercheurs de l'Université Kyushu au Japon vient de mettre au point. Cette avancée majeure ouvre la voie à de nouvelles solutions d'énergie verte exploitant une ressource omniprésente mais jusqu'ici négligée : la chaleur ambiante.
Un générateur thermoélectrique révolutionnaire
Les générateurs thermoélectriques classiques reposent sur un principe simple de la physique : l'énergie thermique se déplace des zones chaudes vers les zones froides. Dans ces dispositifs, les électrons migrent de la surface la plus chaude vers la plus froide, produisant ainsi un courant électrique. Théoriquement, des générateurs, matériaux et peintures thermoélectriques pourraient donc générer de l'électricité à partir de faibles différences de température dans les moteurs, centrales électriques, voire à partir de la chaleur corporelle.
Mais les chercheurs japonais sont allés plus loin en concevant un dispositif capable de fonctionner à température ambiante, sans aucun gradient thermique. Leur secret ? Un phénomène appelé séparation de charge. La chaleur de l'air ambiant fait se séparer et se déplacer dans des directions opposées les électrons négatifs et les "trous" d'électrons positifs du matériau, générant ainsi un courant électrique.
Des matériaux organiques empilés comme un escalier
Les matériaux utilisés sont des composés organiques capables de transférer facilement les électrons entre eux. Différents types de ces composés sont empilés en fines couches, telles les marches d'un escalier. La chaleur fournit aux électrons ou aux trous l'énergie nécessaire pour "sauter" à l'étage supérieur.
Après de nombreux essais avec différentes combinaisons de composés, l'équipe a opté pour un dispositif comprenant :
- Une couche de 180 nanomètres de phhthalocyanine de cuivre
- 320 nm de hexadécafluoro phhthalocyanine de cuivre
- 20 nm de fullerène
- 20 nm de bathocuproïne
Des performances prometteuses malgré la faible puissance
Le résultat final affiche une tension en circuit ouvert de 384 millivolts, une densité de courant de court-circuit de 1,1 μA/cm² et une puissance maximale de 94 nW/cm². Il s'agit certes de très faibles quantités d'électricité, mais étant donné qu'elles proviennent de la chaleur ambiante, cela pourrait permettre de réaliser des générateurs plus simples.
Nous aimerions poursuivre les travaux sur ce nouveau dispositif et voir si nous pouvons l'optimiser davantage avec différents matériaux. Nous pouvons même probablement obtenir une densité de courant supérieure en augmentant la surface du dispositif, ce qui est inhabituel même pour des matériaux organiques. Cela montre simplement que les matériaux organiques recèlent un potentiel étonnant.
– Professeur Chihaya Adachi, auteur principal de l'étude
Des applications multiples pour l'énergie verte de demain
Cette innovation ouvre de nombreuses perspectives d'applications, en particulier dans le domaine de l'énergie verte et de la récupération d'énergie. On peut imaginer des dispositifs thermoélectriques intégrés dans les bâtiments, les véhicules ou même les vêtements, tirant parti de la chaleur ambiante omniprésente pour générer une électricité propre et renouvelable.
Combinés à d'autres technologies comme les pompes à chaleur, ces générateurs pourraient contribuer à réduire notre dépendance aux énergies fossiles et notre empreinte carbone. Une belle avancée vers un avenir énergétique plus durable !
