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Progrès sur une nouvelle façon puissante de produire de l'électricité
Il y a environ quatre ans, les chercheurs de Michael Strano laboratoire de génie chimique au MIT a enduit un petit morceau de fil fait de nanotubes de carbone avec du TNT et a allumé une extrémité avec un laser. Il scintillait et brûlait comme un fusible, démontrant une nouvelle façon de générer de l'électricité qui produit des quantités phénoménales de puissance.
À l'époque, personne ne comprenait comment cela fonctionnait, et c'était si inefficace que ce n'était guère plus qu'une curiosité de laboratoire, dit Strano.
Maintenant, Strano a découvert la physique sous-jacente, ce qui a aidé son équipe à améliorer considérablement l'efficacité - de 10 000 fois - et a tracé la voie pour des améliorations rapides et continues. Un jour, les générateurs qui utilisent le phénomène pourraient prolonger la durée de vie de l'électronique portable et rendre les voitures électriques aussi pratiques que les voitures conventionnelles, à la fois en étendant leur autonomie et en permettant un ravitaillement rapide en quelques minutes.
Les rendements des appareils de laboratoire fabriqués jusqu'à présent sont encore faibles par rapport aux générateurs conventionnels. Le dernier appareil de Strano a un peu plus de 0,1 % d'efficacité, alors que les générateurs conventionnels ont une efficacité de 25 à 60 %.
Mais Strano dit qu'ils pourraient être utiles dans certaines applications de niche, où une poussée soudaine de puissance est nécessaire. Et Strano dit que les nouvelles améliorations de l'efficacité signifient que des applications plus larges pourraient bientôt être réalisables.
Les nouveaux générateurs exploitent un phénomène que Strano appelle une onde thermoélectrique. La manière conventionnelle de produire de l'électricité en brûlant un combustible consiste à utiliser la chaleur pour amener les gaz en expansion à entraîner une turbine ou un piston. Dans le système de Strano, alors que le carburant brûle le long de ses nanotubes, l'onde de combustion entraîne des électrons devant lui, créant un courant électrique. C'est un moyen beaucoup plus direct et efficace de produire de l'électricité, car aucune turbine ou générateur conventionnel n'est nécessaire.
Étant donné que le nanogénérateur fonctionne avec des carburants liquides - qui stockent beaucoup plus d'énergie que les batteries - on espère qu'ils pourraient permettre aux voitures électriques d'aller beaucoup plus loin qu'elles ne le font actuellement.
C'est une configuration qui n'est pas sans rappeler celle d'un moteur à combustion interne, dans laquelle des rafales de carburant sont pulvérisées dans les chambres de combustion pour entraîner les pistons. Les circuits électroniques de puissance pourraient prendre les rafales de puissance de plusieurs générateurs de nanotubes et les lisser, en les utilisant pour entraîner des moteurs électriques dans une voiture, par exemple. Le réservoir de carburant pouvait être rempli comme celui d'une voiture conventionnelle. Et parce que les nanotubes de carbone ne sont pas consommés dans le processus, ils peuvent être réutilisés encore et encore.
Récemment, Strano a découvert que le passage des nanotubes à des feuilles plates de nanomatériaux, tels que le graphène à un seul atome d'épaisseur, améliore l'efficacité. Façonner les feuilles pour diriger l'énergie de l'onde thermoélectrique améliore également les performances.