Des microtiges portent la densité de puissance à 14,3 W m −2

Un minuscule cylindre se trouve au cœur d’une nouvelle méthode de récupération de la chaleur issue de l’évaporation. Des chercheurs de Soochow University ont construit un générateur vertical à microtiges qui a atteint une densité de puissance de 14,3 W m −2 et un rendement de conversion de puissance de 21,5 %, avant de relier des réseaux de ces dispositifs à des éclairages de secours et à une lampe de plafond commerciale de 36 W.

L’obstacle n’est pas l’absence de chaleur. L’évaporation prélève de la chaleur dans son environnement, mais cette énergie thermique atmosphérique est diffuse. Les premiers générateurs reposaient sur le transport d’ions par l’eau le long de surfaces chargées, ce qui créait une tension appelée potentiel d’écoulement. Dans ces systèmes, l’eau se déplaçait souvent lentement et dans plusieurs directions, laissant une grande partie de la chaleur absorbée se dissiper avant sa conversion en électricité.

L’équipe de Soochow a utilisé l’apprentissage automatique pour orienter la conception. Son jeu de données associait 331 mesures issues des expériences des chercheurs à 254 mesures provenant d’études antérieures. Les modèles ont testé les effets des dimensions du générateur, de la charge de surface, de la concentration en sel et de la température ambiante. Les prédictions du modèle XGBoost ont conduit l’équipe à retenir un diamètre de microtige d’environ 550 micromètres, conçu pour créer un gradient de pression directionnel et accélérer le transport des ions en le concentrant.

Qu’est-ce que cela change en pratique ? Des réseaux contenant des centaines ou des milliers de ces tiges ont alimenté un éclairage de secours, une lampe de poche laser, un système de surveillance d’alarme incendie, un écran d’information et la lampe de 36 W. Les auteurs indiquent également que le dispositif a conservé un rendement supérieur à 20 % sur une amplitude de température ambiante de 30 K, ce qui suggère une possible voie vers une alimentation fiable hors réseau à partir d’une source de chaleur à faible densité de puissance.

Le résultat reste une démonstration de recherche, et non un produit commercial. Les plus grandes démonstrations initiales ont nécessité jusqu’à 8 400 microtiges. Le test de 30 jours n’a pas établi la durabilité à long terme, et les travaux futurs devront réduire la taille du système, simplifier sa production et rendre sa fabrication à grande échelle viable.