Plus de 6 millions de foyers américains ont des panneaux solaires sur leur toit — mais et si vous pouviez aussi produire de l’électricité à l’intérieur de votre maison ?
Des chercheurs de l’Université Binghamton à New-York (USA) ont développé un nouveau type de papier peint qui transforme l’humidité présente dans la pièce en petites quantités de courant électrique, et ils espèrent améliorer cette technologie pour obtenir de meilleurs rendements énergétiques.
Le professeur Seokheun « Sean » Choi, membre de la faculté du Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science au sein de son Département de génie électrique et informatique, a dirigé les travaux de recherche publiés ce mois-ci dans la revue Advanced Energy Materials. Le doctorant Guangya « Roger » Yuan et Yang « Lexi » Gao, qui obtiendra son doctorat en 2026, ont collaboré à l’étude.
Le papier peint utilise de minuscules générateurs humidoélectriques (MEG) qui absorbent les molécules d’eau présentes dans l’air. L’humidité absorbée favorise la dissociation et le déplacement des ions au sein du matériau, créant un gradient de concentration en ions. Cette séparation de charges établit une tension entre les deux côtés du dispositif, permettant de générer de l’énergie électrique.
Les MEG n’ont pas besoin de rivaliser avec des sources d’énergie à forte puissance. Ils peuvent en revanche servir d’alimentations dédiées pour l’électronique à faible consommation, comme les capteurs environnementaux, les modules de communication sans fil, les interfaces de bâtiments intelligents et autres dispositifs collectant des données pour l’« Internet des objets » en plein essor.
« Tous les générateurs humidoélectriques conçus jusqu’à présent visent l’humidité extérieure, car il y a dehors beaucoup d’humidité, qui constitue une excellente ressource énergétique », a déclaré Choi. « Le problème, c’est que cela produit de très faibles quantités d’énergie et que l’environnement extérieur n’est pas stable en raison d’un ensoleillement extrême ou de la météo. L’avantage d’un environnement intérieur, c’est qu’il maintient une humidité très constante, entre 30 et 60 %, et que les activités des occupants, comme la respiration, la cuisine ou le bain, génèrent de l’humidité supplémentaire. »
Aucune conception compatible avec l’intérieur ne combinait la technologie nécessaire avec l’esthétique qu’attendrait un propriétaire ; l’équipe de Binghamton a donc relevé quelques défis pour donner vie à son idée.
Les MEG les plus courants utilisent des structures verticales ou horizontales avec une distribution asymétrique de matériaux hygroscopiques ou ionisables. Une région absorbe préférentiellement l’humidité tandis qu’une autre favorise la désorption ou l’évaporation, créant un gradient d’humidité et de concentration en ions durable qui entraîne la séparation des charges.
Cependant, le passage à l’échelle de cette architecture pour des réseaux de la taille d’un mur peut entraîner une utilisation inefficace de l’espace et des difficultés à maintenir un transport directionnel de l’humidité sur de grandes surfaces.
Pour répondre à ces limites, les chercheurs se sont appuyés sur les travaux pionniers de Choi en paptronique pour développer une nouvelle architecture de MEG ressemblant à une micropuce sur une carte de circuit imprimé. Le glycérol situé sur les bords capte l’humidité de l’air, tandis qu’une structure surélevée en polyvinylpyrrolidone (PVP) au centre, mise en forme à l’aide d’une couche de cire, contrôle la libération et l’évaporation de l’humidité. Cette conception spatiale oriente le transport de l’humidité de la zone d’absorption vers la zone d’évaporation, maintenant un gradient mieux contrôlé pour une production d’énergie continue.
« Ce n’était pas facile d’intégrer trois zones différentes dans un seul papier, mais je veux que tout soit imprimable afin de pouvoir le produire en série et à plus grande échelle », a déclaré Choi.
Comme les propriétaires ne souhaiteraient pas voir une multitude de fils, un deuxième élément de conception clé a consisté à placer tout le câblage des MEG au dos du papier peint. Les chercheurs ont connecté les générateurs en série et en parallèle pour déterminer quel montage produisait le plus d’énergie, mais les deux méthodes ont donné des résultats similaires.
Pour l’heure, Choi envisage les réseaux de MEG comme un moyen d’alimenter de petits appareils tels que des capteurs environnementaux ou des claviers sans fil, tout en régulant également l’humidité d’une pièce.
« Nous dépensons beaucoup d’énergie dans les systèmes CVC pour éliminer l’humidité de l’air, mais si nous utilisons ce concept, nous pourrions réduire ou contrôler les niveaux d’humidité tout en produisant de l’électricité », a-t-il déclaré.
Article : Moist-Electric Wallpaper With Engineered Unidirectional Moisture Transport for Indoor Energy Harvesting and Humidity Management – Journal : Advanced Energy Materials – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude
Soruce : Binghamton U.
