(Université de l'Arkansas) Les scientifiques ont pu tirer de l'énergie du mouvement thermique degraphèneà température ambiante, nous offrant potentiellement une future source d'énergie propre et illimitée pour les petits appareils.
L'approche exploite intelligemment à la fois l'ondulation de taille nanométrique et le mouvement brownien - mouvement aléatoire des particules - que l'on trouve dans graphène , produisant un courant électrique pouvant être utilisé à diverses fins.
'Un circuit de récupération d'énergie basé sur le graphène pourrait être intégré dans une puce pour fournir une alimentation propre, illimitée et basse tension pour les petits appareils ou capteurs', dit le physicien Paul Thibado , de l'Université de l'Arkansas.
La recherche s'appuie sur précédent travail du même laboratoire, dans lequel il a été démontré que le graphène autonome ondulait et se déformait d'une manière qui pouvait être récoltée pour l'énergie.
'L'origine de ces ondulations de taille nanométrique reste une question ouverte', l'équipe écrit dans son étude , notant que l'ondulation du graphène semble provenir d'interactions de particules subatomiques dans le matériau.
Une partie cruciale du développement de leur système consistait à utiliser deux diodes dans le circuit pour convertir le courant alternatif (AC) d'origine en courant continu (DC). Cela a permis au courant de circuler dans les deux sens à travers le circuit, le long de chemins séparés.
Le résultat final est un courant continu pulsé qui peut effectuer un travail sur une résistance de charge et potentiellement alimenter de petits appareils électroniques. Une autre découverte a été que la conception à deux diodes du système a contribué à augmenter la quantité d'énergie fournie.
'Nous avons également constaté que le comportement on-off, semblable à un interrupteur, des diodes amplifie en fait la puissance délivrée, plutôt que de la réduire, comme on le pensait auparavant', dit Thibado .
'Le taux de changement de résistance fourni par les diodes ajoute un facteur supplémentaire à la puissance.'
Ce que la recherche montre est une configuration symbiotique entre le graphène et le circuit, qui évite les conflits avec ledeuxième loi de la thermodynamiqueen maintenant une température uniforme afin que la chaleur ne soit pas transférée. En d'autres termes, le courant circulant dans la résistance ne la chauffe pas.
Cette partie de la recherche doit beaucoup à thermodynamique stochastique , un domaine d'étude relativement nouveau qui examine comment le macro et le micro interagissent dans les systèmes en ce qui concerne l'interaction de l'énergie et de la chaleur.
Le mouvement lent du graphène signifie que le courant est induit dans le circuit à basse fréquence, ce qui est important pour l'efficacité.
Le prochain défi consistera à déterminer comment le système pourrait être déployé et utilisé dans quelque chose de pratique - tout d'abord en déterminant si l'énergie peut être stockée dans un condensateur pour une utilisation ultérieure.
Bien que l'énergie produite par le graphène autonome soit probablement assez faible, il pourrait un jour remplacer les batteries à faible puissance - et il n'aurait pas besoin d'être rechargé ou remplacé. Tout ce qui nous amène vers un nettoyage,avenir des énergies renouvelablesest toujours un développement bienvenu, aussi petit soit-il.
La recherche a été publiée dans Examen physique E .