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NOUVELLE ÉNERGIE : Les ondes sonores

/// Le prototype de capteur qui utilise des ondes sonores pour générer des signaux électriques. ///

NOUVELLE ÉNERGIE : Les ondes sonores

Des équipes de scientifiques “high-tech” abandonnent les batteries classiques, préférant une nouvelle énergie faite d’ondes sonores plus facile à utiliser pour alimenter des petits appareils électroniques, Ces chercheurs se sont concentrés sur des structures capables d’exploiter les ondes sonores et produire de l’énergie.
https://www.science-technologie.com/
/// Cette image représente la quantité de piles jetées chaque jour par un laboratoire ///
Un tout nouveau capteur mécanique, mis au point par des chercheurs de l’ETH Zurich, fonctionne exclusivement grâce au son.

Cette avancée pourrait marquer la fin de l’utilisation des piles jetables dans de nombreux appareils. Ce qui est remarquable, c’est que cet appareil peut être alimenté de manière sélective en utilisant une tonalité ou un bruit spécifique, et non pas n’importe quelle onde sonore. Les capteurs sont largement utilisés dans la vie quotidienne, de dispositifs médicaux améliorant l’audition à des applications mécaniques permettant de détecter les tremblements de terre. Cependant, ces capteurs nécessitent habituellement de petites piles portables pour fonctionner et, selon leur consommation d’énergie, ces piles peuvent devoir être remplacées chaque jour. Cela pose un grave problème de déchets électroniques. Selon les estimations de l’Union européenne, jusqu’à 78 millions de piles jetables pourraient être ajoutées chaque jour à la pile de déchets d’ici 2025. Afin d’éviter un tel scénario, les chercheurs explorent des sources d’alimentation alternatives, et l’équipe de recherche de l’ETH a découvert que le son pouvait être une solution efficace.

Comment une enveloppe sonore peut-elle alimenter des appareils électroniques ?

Selon un professeur de géophysique à l’ETH, le capteur utilise l’énergie vibratoire des ondes sonores. L’énergie des ondes fait vibrer le capteur et produit de l’énergie électrique qui peut être utilisée pour alimenter des appareils.  Pour éviter une charge excessive, les chercheurs ont utilisé des modèles informatiques et des algorithmes pour développer une structure spéciale pour le capteur composée de plaques identiques connectées à l’aide de petites barres. Ces petites barres déterminent si un son particulier mettra le capteur en mouvement. Dans leur prototype, les chercheurs ont montré que le capteur pouvait produire de petites impulsions électriques lorsqu’on prononçait le mot “quatre”. Cependant, le mot “trois” n’a pas eu le même effet sur le capteur.

L’avènement des métamatériaux.

Les capteurs fabriqués avec cette technologie sont classés comme des métamatériaux, où ce n’est pas tant les propriétés des composants qui importent, mais plutôt la structure elle-même qui confère des caractéristiques spéciales. Le capteur est entièrement composé de silicone et ne contient ni métaux lourds toxiques ni terres rares, à la différence des capteurs électroniques conventionnels. 

Les versions plus récentes du capteur seront capables de détecter jusqu’à douze mots différents, tels que “allumé”, “éteint”, “haut” et “bas”. Les chercheurs travaillent actuellement à les miniaturiser davantage jusqu’à atteindre la taille d’un ongle. Ces capteurs sans batterie peuvent être déployés pour surveiller les bâtiments lors de séismes, déclenchant une alarme en cas de développement de fissures émettant une fréquence sonore caractéristique. 

Ils peuvent également servir à la surveillance de puits de pétrole désaffectés, détectant le sifflement caractéristique émis lors de fuites de gaz. Grâce à leur consommation d’énergie nulle en continu, ces systèmes peuvent être déployés à moindre coût de maintenance. Selon Serra-Garcia, il existe une demande croissante pour des capteurs à zéro énergie dans l’industrie, et il travaille actuellement sur le développement du capteur au sein d’un institut de recherche publiquement financé aux Pays-Bas, visant à présenter un prototype d’ici 2027.

https://www.science-technologie.com/
/// Un chercheur présente le dispositif acoustique utilisé pour stimuler la production d'hydrogène par électrolyse. /// Photo : RMIT
Booster la production d’hydrogène écologique grâce aux ondes sonores.

Afin d’améliorer la production d’hydrogène vert, des chercheurs du RMIT (Royal Melbourne Institute of Technology) en Australie ont exploré l’utilisation des ondes sonores, permettant ainsi une augmentation spectaculaire de la production d’hydrogène par électrolyse. Cette innovation prometteuse offre une solution potentiellement économique pour exploiter une source abondante d’hydrogène dans le secteur des transports et autres domaines, contribuant ainsi à réduire les émissions de carbone et à lutter contre le changement climatique.

La méthode développée par ces chercheurs présente également l’avantage d’éliminer les accumulations de gaz au niveau des électrodes, ce qui améliore la conductivité et la stabilité du processus. Les matériaux utilisés pour fabriquer les électrodes sont affectés par l’accumulation d’hydrogène et d’oxygène, formant une couche de gaz qui réduit l’activité des électrodes et diminue leur efficacité. Lors de leurs expériences, les chercheurs ont comparé la quantité d’hydrogène produite par électrolyse avec et sans l’utilisation des ondes sonores. Le rendement électrique de l’électrolyse avec les ondes sonores est d’environ 14 fois supérieur à celui de l’électrolyse standard pour une tension d’entrée donnée.

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