Une feuille artificielle qui suit le soleil pour un bond de 800% en efficacité énergétique.
Des chercheurs chinois ont développé une feuille artificielle capable de suivre le mouvement du soleil, augmentant potentiellement l’efficacité de la production d’énergie solaire de plus de 800%. Cette innovation pourrait révolutionner la production de carburant et ouvrir de nouvelles perspectives pour l’utilisation des énergies renouvelables.
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Innovation biomimétique en énergie solaire
Imitant le mouvement naturel des feuilles, des chercheurs chinois ont mis au point une feuille artificielle révolutionnaire capable de suivre la trajectoire du soleil. Cette feuille, combinant électrodes solaires flexibles et un revêtement en gel protecteur, peut non seulement produire de l’électricité mais aussi potentiellement décomposer l’eau en hydrogène et oxygène, offrant un nouveau moyen de production de carburant.
Structure et fonctionnement
La feuille artificielle intègre une structure de support novatrice composée de nanotubes de carbone encastrés dans un polymère sensible à la température. Lorsque la feuille est exposée au soleil, les nanotubes se chauffent localement, provoquant la contraction du polymère. Les zones non exposées restent dilatées, faisant ainsi « pencher » la feuille vers la source de lumière. Ce mécanisme permet à la feuille de rester automatiquement orientée vers la lumière sans nécessiter de moteurs ou d’autres dispositifs.
Efficacité et performances
Selon les chercheurs, ce système de suivi permet à la feuille artificielle de maintenir une efficacité de séparation de l’eau 47% supérieure à celle des systèmes fixes lorsqu’elle est inclinée à 45 degrés par rapport à la source lumineuse. Lorsque la lumière frappe la feuille à 90 degrés, le système de suivi produit 866% plus de carburant hydrogène et oxygène.
Avantages de la biomimétique
Développée via une nouvelle technique de fabrication, cette feuille utilise des matériaux photoactifs déposés sur du plastique léger plutôt que sur du verre. Elle est également recouverte d’un hydrogel qui imite le cytoplasme des cellules végétales, permettant à l’eau de pénétrer et aux gaz résiduels de s’échapper facilement.
Performance et durabilité
En opération, l’anode photo (dispositif qui divise l’eau) de la feuille a conservé 73% de son activité après 65 heures de fonctionnement continu. Exceptionnellement efficace sous l’eau, cet environnement pose souvent des défis pour les panneaux solaires traditionnels et d’autres feuilles artificielles.
Défis et perspectives d’avenir
Malgré ces avancées impressionnantes, l’équipe admet qu’il reste des défis significatifs à surmonter avant que la technologie puisse être mise à l’échelle. Les éléments structurels en nanotube tendent à se dégrader après plusieurs cycles de suivi, affectant également le temps de réponse du suivi lumineux. De plus, les courants d’eau et de vent pourraient avoir un impact considérable sur l’efficacité en conditions réelles.
Cette innovation, qui mime les solutions de la nature pour surmonter les barrières techniques, marque un progrès significatif dans la photosynthèse artificielle, abordant le problème fondamental de la dépendance angulaire dans la capture de l’énergie solaire. Si cette technologie pouvait être développée à plus grande échelle et rendue plus robuste, elle pourrait inaugurer une nouvelle ère de systèmes de production d’énergie solaire et de biocarburants, opérant de manière autonome sans systèmes de suivi mécaniques, rendant la production d’énergie et de carburants bio plus efficace et moins coûteuse.
Source : https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202422228
