Les dispositifs hydrovoltaïques se sont inspirés du pompage passif des plantes, où le transport de l’eau s’effectue grâce à la pression différentielle établie au niveau des microcapillaires par l’évaporation. Sur ce modèle, les ingénieurs ont ainsi construit des nanocanaux incrustés dans un film de carbone, dans lequel circule un fluide. En s’évaporant à travers ces nanofibres, le fluide génère une tension électrique soutenue. Un système ingénieux et novateur qui nécessite toutefois un apport minimal d’énergie (solaire), un apport continu en eau et une humidité ambiante faible pour fonctionner de manière optimale. Des conditions encore trop restrictives qu’ont réussi à lever les chercheurs de l’Académie Chinoise des Sciences.
Afin de s’affranchir au maximum des conditions environnementales extérieures et permettre l’utilisation des cellules hydrovoltaïques sous n’importe quel climat, les scientifiques ont en effet construit des cellules hermétiques à l’intérieur desquelles ont été placées des unités composées de papier de soie et de noir de carbone. La production d’électricité est alors assurée par la circulation en circuit fermé d’une petite quantité d’eau au sein des capillaires du papier de soie. Ce nouveau dispositif, nommé cellule hydrovoltaïque hermétique (HHC), promet l’utilisation des systèmes hydrovoltaïques dans n’importe quel environnement, qu’il soit sec ou humide, sans apport de lumière solaire. Ces cellules utilisent en effet uniquement la chaleur ambiante comme source d’énergie, permettant la production de vapeur à l’intérieur des cellules hermétiques.
Des tests ont révélé l’efficacité de ce système, avec une production autonome d’électricité pendant plus de 160 heures. Mais les chercheurs estiment que les cellules pourraient fonctionner aussi longtemps que désiré, tant qu’une source de chaleur est disponible. En s’affranchissant d’un apport en eau, ce dispositif pourrait ainsi facilement être mis en œuvre dans des environnements extrêmes comme les déserts ou les zones tropicales, ou pour assurer une production d’électricité dans des régions très isolées. De plus, les fluctuations de température ne semblent pas, ici, affecter négativement le rendement électrique, tout au contraire. Ces variations permettraient de renforcer la circulation de l’eau au sein des cellules hermétiques, entretenant l’effet hydrovoltaïque et donc une production d’électricité de façon continue.
Par rapport au photovoltaïque, ce nouveau dispositif possède donc l’avantage de pouvoir fonctionner de jour comme de nuit, sans être affecté par les conditions climatiques extérieures (vent, variations de luminosité, de température et d’humidité). Une utilisation dans des milieux bien plus spécifiques est de plus envisagée, comme lors de travaux dans des environnements souterrains (mines, tunnels…). Les chercheurs mettent en avant la facilité de mise en œuvre et surtout le faible coût de ce type de dispositif.
Nature : https://www.nature.com/articles/s41467-024-54216-y
