Les scientifiques améliorent la puissance de sortie des nanogénérateurs triboélectriques avec des particules de carbone


Les scientifiques améliorent la puissance de sortie des nanogénérateurs triboélectriques avec des particules de carbone

Crédit : GIST (Institut des sciences et technologies de Gwangju)

La plupart d’entre nous ont ressenti le choc de l’électricité statique en touchant un objet métallique après avoir enfilé un pull ou marché sur un tapis. Cela se produit par le chargement lorsque deux matériaux différents (comme notre corps et le tissu) entrent en contact l’un avec l’autre.

En 2012, des américains et chinois ont utilisé ce phénomène, connu sous le nom d' »effet triboélectrique », pour construire un nanogénérateur triboélectrique (TENG) qui convertit l’énergie mécanique inutilisée en énergie électrique utilisable. Leur dispositif consistait en deux films polymères triboélectriques avec des électrodes métalliques qui, lorsqu’elles étaient réunies et séparées, entraînaient une séparation de charge et le développement d’une tension électrique suffisante pour alimenter de petits appareils électroniques.

Considérés comme des collecteurs d’énergie durables potentiels, des efforts ont été faits pour améliorer la puissance de des TENG en injectant des charges à la surface des films triboélectriques. Cependant, la recombinaison de charge dans l’électrode et la répulsion de charge à la surface du matériau les empêchent d’atteindre des densités de charge de surface élevées.

Dans cette optique, une équipe de recherche dirigée par le professeur Chanho Pak du Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) en Corée du Sud, dans une étude récente, a développé une couche de confinement de charge qui gère le transfert des charges injectées entre le film triboélectrique et l’électrode pour protéger le Pour améliorer la densité de charge sur la surface du film triboélectrique. Cet article a été publié en Petites méthodes.

« Lors de la conception de TENG hautes performances, il est crucial de transporter la charge à la surface vers une position profonde tout en réduisant la recombinaison de charge », explique le professeur Pak. Pour créer les couches, les chercheurs ont utilisé des sphères de mésoporeuses électrofilées ainsi que des couches de fluorure de polyvinylidène (PVDF) et de nylon. Les sphères de carbone, qui piègent les charges à la surface, ont été disposées dans l’ordre croissant de leurs surfaces spécifiques, créant une couche de confinement de charge à gradient. Grâce à cette disposition en gradient, les charges injectées ont pu dériver vers l’électrode mais ont été piégées juste avant de l’atteindre. « Les couches transportent et confinent les charges », explique le professeur Pak.

En éloignant les charges de la surface, les couches empêchent les charges injectées de s’accumuler à la surface du matériau triboélectrique et de se repousser, lui permettant d’accepter plus de charge. De plus, le confinement des charges à proximité des électrodes empêche la perte de charge due à la recombinaison, ce qui se traduit par une surface triboélectrique avec une densité de charge plus élevée.

En ajoutant des couches de confinement de charge, les chercheurs ont amélioré la tension et le courant de sortie du TENG de 40 et 7 fois, respectivement. De plus, en combinant un TENG cylindrique et un générateur électromagnétique, ils ont obtenu une augmentation spectaculaire de 1300 fois du courant de sortie.

« Avec ces résultats prometteurs, les TENG pourraient un jour être suffisamment puissants pour servir de collecteurs d’énergie durables ainsi que d’appareils portables du futur », déclare le professeur Pak.


Textiles intelligents : tissu respirant haute performance utilisé pour alimenter de petits appareils électroniques


Plus d’information:
Seokjun Cha et al., Série triboélectrique contrôlable utilisant des couches de gradient de confinement de charge positive et négative avec différentes tailles de de matériaux carbonés mésoporeux, Petites méthodes (2022). DOI : 10.1002/smtd.202101545

Fourni par GIST (Institut des sciences et technologies de Gwangju)

Citation: Les scientifiques la puissance de sortie des nanogénérateurs triboélectriques avec des particules de carbone (9 août 2022), récupéré le 9 août 2022 sur https://phys.org/news/2022-08-scientists-power-output-triboelectric-nanogenerators.html

Ce document est protégé par le droit d’auteur. Sauf pour le commerce équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est uniquement à des fins d’information.

Laisser un commentaire