Chérie, j'ai rétréci la pile à combustible !
Publié par Michel le 28/05/2009 à 00:00
Source: CNRS
Illustration: © IEMN
Un consortium franco-japonais vient de démontrer que l'on pouvait utiliser des piles à combustible pour fabriquer des batteries de la taille de l'ongle d'un nourrisson ! Le prototype, développé par l'équipe de Steve Arscott, de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) d'électronique, de microélectronique et de nanotechnologie (Les nanosciences et nanotechnologies (NST) peuvent être définies a minima comme l'ensemble des études et des procédés de fabrication et de manipulation...) de Villeneuve d'Ascq, en association avec Sharp Corp, ne pèse en effet que 100 milligrammes. Avec une puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) de 50 milliwatts par centimètre (Un centimètre (symbole cm) vaut 10-2 = 0,01 mètre.) cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées. Les cubes figurent parmi les solides les plus remarquables de l'espace. C'est un des cinq solides de Platon,...), c'est la plus petite et la plus performante pile à combustible (Une pile à combustible est une pile où la fabrication de l'électricité se fait grâce à l'oxydation sur une électrode d'un combustible réducteur (par exemple...) du monde (Le mot monde peut désigner :) ! Une taille qui s'avérerait parfaite pour nos futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) téléphones portables.


Une puce de silicium (5 mm x 3,6 mm) comprenant des microcanaux
pour faire circuler du méthanol dans la micropile.

Pour l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure solaire »...), ce petit bijou fait déjà l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être...) de deux brevets déposés au Japon en partenariat avec le CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).). Comme toutes les piles de ce type, celle-ci produit du courant grâce à une réaction électrochimique: l'oxydation d'un combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans une réaction chimique générant de la chaleur : la combustion.). En l'occurrence, la réaction a lieu ici entre du méthanol et de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air...). Le dispositif ? Une fine membrane en plastique prise en sandwich entre deux galettes de silicium creusées de microcanaux. C'est dans ces fins sillons que l'on fait circuler le méthanol, issu d'un réservoir extérieur à la pile, et l'air, nécessaire à la réaction. "Les microcanaux, de la profondeur du diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur de ce segment. Pour indiquer...) d'un cheveu, ont été gravés grâce aux techniques utilisées dans l'industrie du semi-conducteur (Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant, mais pour lequel la probabilité qu'un électron puisse contribuer à...), commente Steve Arscott, et ils sont la clé de la performance de la pile." Ils permettent en effet de contrôler parfaitement le débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) de méthanol pour obtenir une réaction chimique optimum. Au final, Le rendement de la pile culmine ainsi à 75 % à température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) ambiante.

Avec cette nouvelle venue, les chercheurs visent d'abord le marché de l'électronique embarquée miniature. Avec ses quelques milliwatts de puissance et sa durée de vie (La vie est le nom donné :) qui peut se prolonger aussi longtemps qu'on la recharge en méthanol, cette micropile pourrait en effet alimenter des appareils à faible consommation. Par exemple, des microcapteurs de type Mems (Micro-Electro-Mechanical Systems), développés actuellement dans le monde entier. Ceux-ci pourront notamment servir de système d'alerte en cas d'incendie ou de pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut entendre par...) chimique. Enfin, d'ici à cinq ou dix ans, en plaçant plusieurs micropiles en série, Steve Arscott et ses collègues veulent aller plus loin. Ils imaginent fabriquer une batterie suffisamment puissante pour alimenter des appareils électroniques plus familiers, comme nos téléphones portables !...
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