Des chercheurs ont développé le premier générateur d'humidité à base de polyoxométallates (POM), capable d'exploiter l'humidité atmosphérique naturelle pour produire un flux électrique continu. Cette innovation constitue une avancée cruciale pour exploiter efficacement les sources d'énergie à faible valeur ajoutée. Les propriétés uniques des POM leur permettent de capter l'humidité de l'air et de la convertir en signaux électriques fiables.
Les scientifiques explorent actuellement des méthodes pour exploiter l'énergie abondante et peu valorisable présente dans les environnements naturels afin de produire de l'électricité. Une équipe de chercheurs a mis au point un générateur d'énergie innovant qui utilise l'humidité atmosphérique naturelle pour générer un flux constant de signaux électriques . Il s'agit du premier générateur d'humidité fabriqué à partir de polyoxométalates, un matériau nanométrique. L'utilisation de cette énergie peu valorisable ouvre de nouvelles perspectives de recherche prometteuses pour les polyoxométalates.
L'équipe s'est attachée à résoudre le problème de la discontinuité dans les dispositifs de conversion d'énergie. Son objectif était de pallier la rareté des matériaux nécessaires à la production d'énergie à partir de l'humidité atmosphérique et d'améliorer les performances des matériaux pouvant être conçus. Le professeur Weilin Chen, du département de chimie de l'Université normale du Nord-Est, a déclaré : « Nous souhaitions comprendre le processus de conversion de l'énergie de l'humidité atmosphérique en énergie électrique et le rôle des polyoxométalates dans la production d'énergie à partir de cette humidité. »
Les polyoxométalates , également appelés POM, possèdent des propriétés fonctionnelles et morphologiques particulières. Ces propriétés en font un composant très utile pour l'assemblage, la synthèse contrôlée et la recherche sur les performances. De plus, ce sont des matériaux moléculaires inorganiques polyvalents. Les nanomatériaux POM ont l'incroyable capacité de former des structures microporeuses , spécialement conçues pour capter l'humidité atmosphérique.
Outre leur remarquable résistance à la lumière, à la chaleur et aux produits chimiques, ils sont également écologiques . Selon les scientifiques, ces nanomatériaux pourraient permettre d'exploiter efficacement l'humidité atmosphérique.
L'équipe a réussi à synthétiser des agrégats d'ammonium-polyoxoanions organiques à l'aide de polyoxométallates (POM). L'assemblage de ces agrégats a permis de créer des générateurs d'énergie à couches minces, dotés de micropores (pores nanométriques). Ces générateurs fonctionnent efficacement même en présence d'humidité atmosphérique. Le générateur POM qu'ils ont conçu est performant et produit une tension stable de 0.68 V. Il fonctionne parfaitement, sans interruption, dans presque tous les environnements naturels, et supporte des taux d'humidité atmosphérique allant de 10 % à 90 %.
Le générateur vert à base d'humidité atmosphérique, alimenté par des nano-agrégats de polyoxométalates (POM), utilise ces derniers pour absorber l'humidité de l'air grâce aux micropores des films de nanofils de POM. Le gradient de distribution de l'eau constitue la structure de base pour la production d'énergie. Ce générateur POM est très stable et offre des performances de production d'énergie constantes.
Après une analyse approfondie, l'équipe a conclu que le générateur d'énergie POM exploite avec une grande efficacité l'humidité atmosphérique naturelle. Cette technologie tire parti de la distribution non uniforme et du flux directionnel des ions pour produire des signaux électriques continus et constants. Ces travaux introduisent des concepts novateurs pour la valorisation énergétique continue des énergies de faible valeur, tout en offrant une perspective inédite dans le domaine de la chimie des polyoxométalates.
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Développer une source continue d'énergie à faible valeur ajoutée dans un environnement naturel est devenu une nécessité urgente . Des scientifiques ont déjà mis au point des dispositifs capables de capter et d'exploiter cette énergie. Cependant, le potentiel de ces dispositifs est limité par le caractère souvent intermittent et instable de cette énergie.
Ces dernières années, les scientifiques ont réalisé des progrès significatifs dans l'exploitation du potentiel énergétique de l'humidité atmosphérique. Mais cette fois, ils ont réussi à fabriquer le premier générateur d'humidité à base de polyoxométalates capable de produire de l'énergie en continu.
Certaines des applications potentielles du générateur POM sont :
- Obtenir une alimentation électrique ininterrompue des équipements grâce à une intégration transparente avec les appareils électriques
- Détection des processus respiratoires humains
- Détection, enregistrement et alerte sur les changements d'humidité environnementale
- Répondre aux besoins en électricité de diverses situations
Le professeur Weilin Chen a déclaré : « Le message le plus important est que la production continue d'énergie à partir de l'humidité atmosphérique a été réalisée grâce à la conception et à la modification de nanomatériaux POM, et que le mécanisme de production d'énergie à partir de l'humidité atmosphérique a été profondément compris grâce aux caractéristiques des nanomatériaux POM. »
L'équipe vise à acquérir une compréhension approfondie du processus de production d'électricité grâce à l'humidité atmosphérique. Elle envisage ainsi d'améliorer l'efficacité du générateur en optimisant et en sélectionnant les matériaux.
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« L’objectif ultime est de parvenir à une utilisation efficace des générateurs d’humidité afin de promouvoir le développement durable de l’énergie et de l’environnement en explorant le mécanisme qui optimise l’efficacité du générateur d’humidité », a ajouté le professeur Chen.
Polyoxométalates sources pour la production d'énergie continue par humidité atmosphérique
