La demande en énergie ne cesse d’augmenter dans diverses industries. Au cours des dernières décennies, les scientifiques ont exploré le potentiel électrostatique des matières particulaires comme une voie très prometteuse pour la récupération d’énergie. Cependant, cette technologie présente des risques d’inflammation pouvant causer des dommages importants en raison de décharges électriques non contrôlées. Si certaines études ont tenté de résoudre ce problème en introduisant des particules supplémentaires ou de l’eau, ces approches entraînent une applicabilité restreinte et ignorent également le fort potentiel électrique.
Lors de recherches antérieures, une équipe de chercheurs de Corée du Sud, incluant le professeur Sangmin Lee de l’École de génie mécanique de l’Université Chung-Ang en République de Corée, a étudié de manière approfondie plusieurs nanogénérateurs capables de récolter efficacement l’énergie du vent à basse vitesse.
« Durant nos recherches, nous nous sommes demandés ce qui se passerait si un vent à haute vitesse — ou à haute pression — soufflait sur le nanogénérateur triboélectrique. Nous avons donc fabriqué une structure de nanogénérateur triboélectrique inspirée de la turbine Tesla qui peut être actionnée par de l’air à haute pression et avons analysé les données. À partir de ces résultats, nous avons observé l’effet statique des particules : les matières particulaires dans l’air peuvent également générer une charge de surface sur la couche triboélectrique », explique le Dr Lee.
Aujourd’hui, une équipe de chercheurs dirigée par le Dr Sangmin Lee*, a exploité cet effet pour développer un générateur d’électricité inspiré de la turbine Tesla capable de produire une sortie électrique basée sur les décharges électrostatiques (ESD) avec de l’air à haute pression. Leurs nouveaux résultats ont été publiés en ligne dans la revue Advanced Energy Materials le 28 décembre 2025.
Il s’agit de la première étude à démontrer la génération d’électricité via l’effet statique des particules en utilisant une structure de turbine Tesla. Le dispositif proposé peut fonctionner uniquement avec de l’air comprimé pratique et exploite ses charges électrostatiques et sa force visqueuse pour atteindre des performances élevées.
Le Dr Lee explique le mécanisme opérationnel de leur technologie : « La force visqueuse de l’air comprimé induit un mouvement de rotation à l’intérieur du dispositif. Les couches tribo-négatives et tribo-positives à l’intérieur acquièrent une charge de surface grâce à l’effet statique des particules sans nécessiter de glissement frictionnel, permettant un fonctionnement similaire à celui des générateurs tribo-électriques sans contact. Cela facilite la génération d’électricité via l’induction électrostatique dans les électrodes rotatives, et la rotation sans friction permet des sorties de crête à haute fréquence. »
Les chercheurs ont analysé l’effet statique des particules de leur innovation en mesurant la charge transférée de l’air comprimé et en réalisant une cartographie par microscopie à force électrostatique de la couche triboélectrique. En utilisant cet effet, le générateur inspiré de la turbine Tesla a généré jusqu’à 800 V et 2,5 A de sorties élevées basées sur les ESD à 325 Hz et à une vitesse de rotation élevée de 8 472 tours par minute.
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Dans cette étude, l’équipe démontre en outre que leur générateur peut alimenter avec succès divers appareils électroniques, faciliter la collecte d’eau à partir de l’humidité de l’air et éliminer les poussières en suspension dans l’air grâce à une sortie élevée.
En termes d’applications concrètes, le dispositif développé dans ce travail peut être appliqué dans des environnements industriels où de grandes quantités d’air comprimé et de flux d’air gaspillé sont couramment générées. De plus, avec sa sortie haute tension, ce dispositif peut être utilisé pour alimenter plusieurs appareils électroniques ou réguler l’humidité et les poussières en suspension dans l’air en générant des ions négatifs.
Enfin, ce travail peut inspirer une grande variété d’études interdisciplinaires — couvrant un large éventail d’applications industrielles — qui exploitent le concept de génération d’électricité basée sur l’effet statique des particules.
* incluant Seh-Hoon Chung, Chanui Lee et Sunghan Kim de l’Université Chung-Ang ; Dongwon Seo et Jihoon Chung du Kumoh National Institute of Technology (KIT) en République de Corée ; Hyungseok Yong du Massachusetts Institute of Technology (MIT) aux États-Unis ; et Zong-Hong Lin de l’Université nationale de Taïwan à Taïwan,
Article : Particulate Static Effect Induced Electricity Generation Inspired by Tesla Turbine – Journal : Advanced Energy Materials – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude
Source : Chung Ang U.
