Éponge Solaire

Les ingénieurs du MIT ont inventé un appareil en forme d'éponge enveloppé de bulles qui absorbe la lumière naturelle du soleil et chauffe l'eau à des températures d'ébullition, générant de la vapeur à travers ses pores.

Le générateur de vapeur solaire ne nécessite pas de miroirs ou de lentilles coûteux pour concentrer la lumière du soleil. Au lieu de cela, il s'appuie sur des matériaux de faible technologie pour capter la lumière du soleil et la concentrer sous forme de chaleur. La chaleur est alors dirigée vers les pores de l'éponge, qui aspirent l'eau et la libèrent sous forme de vapeur.

À partir de leurs expériences, dont une dans laquelle ils ont placé l'éponge solaire sur le toit du bâtiment 3 du MIT, les chercheurs ont découvert que la structure chauffait l'eau à sa température d'ébullition de 100 °C. L'éponge peut générer de la vapeur en quelques minutes (et parfois quelques secondes), même par temps relativement frais et couvert.

Le film à bulles aide le générateur de vapeur solaire à piéger la chaleur du soleil.

La conception peut fournir des alternatives peu coûteuses pour le dessalement, le chauffage de l'eau résidentielle, le traitement des eaux usées et la stérilisation des outils médicaux.

La recherche a été dirigée par George Ni, un étudiant diplômé du MIT, et Gang Chen, professeur de génie électrique et chef du département de génie mécanique.

L'un des éléments clés de la conception est un absorbeur spectralement sélectif, un film bleu de type métallique couramment utilisé dans les chauffe-eau solaires. Le matériau absorbe le rayonnement dans la gamme visible du spectre électromagnétique, mais il ne rayonne pas dans la gamme infrarouge, ce qui signifie qu'il absorbe à la fois la lumière du soleil et retient la chaleur, minimisant ainsi la perte de chaleur.

Étant donné que le cuivre conduit efficacement la chaleur, les chercheurs ont monté une fine feuille de cuivre recouverte de l'absorbeur spectralement sélectif sur un morceau de mousse flottante isolant thermiquement. Cependant, ils ont découvert que même si la structure ne renvoyait pas beaucoup de chaleur vers l'environnement, la chaleur s'échappait toujours par convection, dans laquelle les molécules d'air en mouvement telles que le vent refroidissaient naturellement la surface.

Une solution à ce problème est venue de la fille de Chen, âgée de 16 ans, qui travaillait alors sur un projet d'expo-sciences : une serre de fortune faite de matériaux simples, dont du papier bulle.

Elle a pu le chauffer à 160 °F, en hiver ! dit Chen. C'était très efficace.

Chen a proposé à Ni que le matériau de garnissage puisse être utilisé pour empêcher la perte de chaleur par convection. En recouvrir l'éponge laisserait entrer la lumière du soleil à travers l'emballage transparent du matériau tout en emprisonnant l'air dans ses bulles isolantes.

J'étais très sceptique quant à l'idée au début, se souvient Ni. Je pensais que ce n'était pas un matériau performant. Mais nous avons essayé le film à bulles plus clair avec des bulles plus grosses pour plus d'effet de piégeage d'air, et il s'avère que cela fonctionne. Maintenant, grâce à ce film à bulles, nous n'avons plus besoin de miroirs pour concentrer le soleil.

Alors que le prototype n'a converti que 20% de la lumière solaire entrante en vapeur, les chercheurs prévoient d'explorer d'autres matériaux, y compris différentes configurations de film à bulles, pour améliorer les performances de l'appareil à faible coût.

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