Un dispositif au graphène récolte le rayonnement ambiant pour alimenter des capteurs sans pile

Récupérer l'énergie du câblage électrique domestique

Les capteurs sans fil traditionnels dépendent largement de piles électrochimiques, qui s'épuisent et doivent être remplacées physiquement régulièrement. Pour surmonter ces limites, une équipe d'ingénieurs a présenté une innovation en matière de récupération d'énergie ambiante, rapportée par Interesting Engineering. Des physiciens et des spécialistes des matériaux de l'Université de l'Arkansas et de l'Université du Michigan ont construit un dispositif qui tire son électricité de fonctionnement directement des champs magnétiques qui entourent le câblage électrique standard des habitations modernes.

Ce développement constitue le deuxième prototype de capteur autoalimenté de l'équipe, après une conception antérieure alimentée par l'énergie solaire. Ensemble, les deux unités s'inscrivent dans un effort plus large visant à produire du matériel autonome répondant à trois critères de référence : récupérer l'énergie localement, ne consommer que des nanowatts d'électricité et fonctionner sans surveillance pendant des années, voire des décennies.

« L'inductance ajoute de la charge à ces condensateurs à un rythme lent, mais plus rapide que le rythme auquel le capteur consomme les charges des condensateurs »

— Paul Thibado, professeur de physique à l'Université de l'Arizona

Comment fonctionne le circuit à inductance et condensateurs au graphène

Au cœur du système se trouve une inductance au graphène conçue pour collecter l'énergie du rayonnement électromagnétique ambiant. Selon Paul Thibado, professeur de physique à l'Université de l'Arizona qui a commencé à étudier les propriétés du graphène il y a près de dix ans, l'énergie captée traverse un circuit spécialisé où elle est transformée en électricité et stockée dans des condensateurs qui alimentent le capteur de température.

Comme le circuit recharge les condensateurs plus vite que le capteur de température ne les vide, le matériel maintient un fonctionnement continu pendant les interruptions. Thibado a rapporté à Interesting Engineering que cette énergie stockée maintient le capteur pendant au moins 24 heures lors d'une panne de courant, et potentiellement jusqu'à une semaine selon les conditions d'exploitation.

Moins de maintenance et l'avenir de l'IdO autoalimenté

En éliminant le remplacement régulier des piles, l'invention offre un profil durable de type « on l'installe et on l'oublie », qui réduit fortement la main-d'œuvre de maintenance, les coûts d'exploitation et les déchets dangereux de piles. Cette indépendance rend les unités bien adaptées aux endroits où l'entretien manuel n'est pas pratique, comme les conteneurs maritimes, les systèmes de suivi environnemental des sols et de l'atmosphère, les flottes logistiques, les équipements de fitness portables et les moniteurs de santé.

À l'avenir, les chercheurs prévoient d'intégrer plusieurs mécanismes de récupération d'énergie dans une seule unité, comme le détaille Interesting Engineering. Les prochaines versions devraient combiner la collecte du rayonnement ambiant avec des systèmes qui récupèrent l'énergie de la lumière du soleil, de la chaleur, du son et du mouvement. En mêlant diverses sources ambiantes, les dispositifs pourraient maintenir un fonctionnement ininterrompu même si une source fait défaut, ouvrant la voie à une électronique intelligente autonome dans l'ensemble de l'Internet des objets.

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