Publié le 7 octobre 2020.
Par La Rédaction

Le graphene, stocker et produire de l’énergie dans une puce

Publié le 7 octobre 2020.
Par La Rédaction

Que se passerait-il s'il y avait une batterie qui n'avait jamais besoin d'être rechargée, car elle produirait sa propre énergie tout le temps ?

Les batteries sont aujourd’hui le gros point noir des produits technologiques. Elles plafonnent l’autonomie, le coût et l’efficacité des voitures électriques, l’efficacité de notre réseau électrique, la fiabilité de nos téléphones et la flexibilité des implants médicaux. Avec un stockage d’énergie limité, nos appareils électroniques doivent être rechargés encore et encore. Des chercheurs de l’Université de l’Arkansas ont mis au point un minuscule générateur/batterie construit en grande partie en graphène, le matériau merveilleux fabriqué à partir de carbone. Il stocke non seulement l’énergie, mais la produit également en permanence.

Faire des batteries sous forme de puces de la taille d’une pièce, leur permettant de coller sur des petites cartes de circuits imprimés pour alimenter toutes sortes de capteurs et d’électronique basse consommation sur le marché pourrait être une révolution. Alors comment est-ce possible ? Comment une batterie peut-elle développer de l’énergie à partir de rien ?

Il y a de l’énergie tout autour de nous tout le temps. Bien que nous ne le voyions pas à l’œil nu, les particules de gaz sont dans un torrent constant. C’est l’énergie cinétique, l’énergie née du mouvement. Et un tel mouvement est toujours présent dans l’air à température ambiante, car la température n’est en réalité qu’une vibration. Plus les choses vibrent vite, plus elles sont chaudes. C’est de l’énergie thermique. Le graphème qui a des propriétés incroyables. Il peut notamment exploiter l’énergie cinétique des particules de gaz le frappant et il vibre également en raison de sa propre énergie thermique.

Graphène

200 fois plus fort que l’acier et environ 1% de graphène mélangés à du plastique le rend conducteur, c’est l’un des rares matériaux dans le monde qui est transparent, conducteur et flexible – tout en même temps. La Commission européenne (CE) a signé la convention de subvention de 150 M € pour continuer à financer la recherche et l’innovation du Graphene Flagship sur le graphène et les matériaux associés du 1er avril 2020 au 31 mars 2023. Avec cette signature, la CE poursuit son engagement à soutenir le 1 G € Projet phare, qui a débuté en 2013.

L’équipe de l’Université de l’Arkansas a en fait produit des batteries au graphène et a prouvé qu’elles pouvaient générer de l’énergie. Le seul endroit où ils échoueraient serait un vide noir absolu à zéro absolu, là où il n’y aurait pas d’énergie ambiante à exploiter.

Semi-conducteur

Construits comme un microprocesseur, avec des millions de ces générateurs d’énergie sur une seule puce. Taiwan Semiconductor, le principal concurrent d’Intel, a développé des échantillons de 1 mm et 2 mm pour les tests. En attendant, une puce de 10 mm de côté produirait des quantités significatives d’énergie. Avec une puissance estimée à 10 milliwatts, il produit suffisamment d’électricité pour alimenter un capteur de pression, de température ou de pouls. Vous pourriez imaginer un bracelet de fitness qui pourrait suivre votre fréquence cardiaque sans jamais manquer de puissance pour le faire. C’est également une puissance suffisante pour couvrir les besoins de base de la norme Bluetooth Low Energy ! Il existe un nombre infini de marchés…

Mais en ce qui concerne l’alimentation de votre smartphone, c’est beaucoup plus éloigné, car les processeurs de smartphone ont besoin de beaucoup de puissance pour faire tourner les jeux vidéo et gérer d’autres tâches qui nécessitent de nombreux calculs.

Le prochain objectif de l’équipe est de déterminer si le courant continu peut être stocké dans un condensateur pour une utilisation ultérieure, un objectif qui nécessite de miniaturiser le circuit et de le structurer sur une plaquette ou une puce de silicium. Si des millions de ces minuscules circuits pouvaient être construits sur une puce de 1 millimètre sur 1 millimètre, ils pourraient servir de remplacement de batterie de faible puissance.

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