Un pas de plus vers l'utilisation de l'eau de mer comme source d'énergie zéro carbone

Publié par Adrien le 11/06/2021 à 09:00
Source: Université McGill
Des chercheurs de l'Université McGill ont élaboré une technique qui pourrait servir à la production de membranes robustes de haute performance capables d'exploiter une source d'énergie renouvelable abondante.

L'énergie bleue, ou énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) osmotique, est produite naturellement lorsque deux solutions de salinité différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des...) se mélangent - phénomène observable (Dans le formalisme de la mécanique quantique, une opération de mesure (c'est-à-dire...) en d'innombrables endroits partout dans le monde (Le mot monde peut désigner :), là où l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) douce et l'eau salée se rencontrent.


Pour capter l'énergie bleue, on utilise des membranes semi-perméables qui ne laissent passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques...) qu'un seul élément d'une solution saline: soit les molécules d'eau, soit les ions de sel dissous.

Une question de taille

Jusqu'à présent, les grands projets de production d'énergie bleue, tels que la centrale de Statkraft, en Norvège, se heurtent à la faible efficacité des membranes. En laboratoire, des chercheurs ont créé des membranes à partir de nanomatériaux exotiques très prometteurs du point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) de la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) d'énergie qu'ils peuvent récupérer par rapport à leur taille. Toutefois, la transformation de ces matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) extrêmement minces en composants suffisamment grands et résistants pour une utilisation en situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un...) réelle représente un défi de taille.

Une équipe de physiciens de l'Université McGill (L’Université McGill, située à Montréal au Québec, est une des...) a récemment publié, dans Nano Letters, les résultats de travaux portant sur une technique qui pourrait ouvrir la voie vers une solution à ce problème.

"Nous avons cherché à remédier au problème de fragilité (La fragilité est l'état d'une substance qui se fracture lorsqu'on lui impose des...) mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...) tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) en exploitant la sélectivité exceptionnelle de nanomatériaux en deux dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce...). Nous avons donc fabriqué une membrane hybride (En génétique, l'hybride est le croisement de deux individus de deux variétés,...) composée de monocouches de nitrure de bore (Le bore est un élément chimique de symbole B et de numéro atomique 5.) hexagonal soutenues par des membranes de nitrure de silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si...)", explique Khadija Yazda, auteure principale et chercheuse postdoctorale au Département de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) de McGill.

Un outil mis au point à McGill fait avancer la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...)

Pour obtenir la perméabilité sélective voulue, Khadija Yazda et ses collègues ont utilisé une technique de claquage (En électronique ou électrotechnique, le claquage est un phénomène qui touche entre autres tous...) contrôlé mise au point à McGill, appelée tip-controlled local breakdown (TCLB)[ED1] , pour "percer" une multitude de trous microscopiques, ou nanopores, dans leur membrane. Au cours de précédentes recherches sur des prototypes expérimentaux comportant un seul nanopore, l'équipe de McGill a réussi à tirer parti de la vitesse (On distingue :) et de la précision de la technique TCLB pour préparer et étudier des membranes dotées de multiples nanopores organisés en configurations diverses (taille, nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) et espacement des pores).

"Nos expériences sur les interactions pore-pore dans des matrices nanoporeuses montrent qu'on obtient les résultats optimaux de sélectivité et de densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) globale de la membrane avec un espacement des pores qui crée un équilibre entre la nécessité d'avoir une grande densité de pores et celle de conserver une grande surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) chargée (≥ 500 nm) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de chaque pore", ajoute Khadija Yazda.

Les chercheurs, qui ont réussi à créer une matrice de 20 pores sur 20 pores sur une membrane de 40 µm², disent que la technique TCLB pourrait être utilisée pour produire des matrices beaucoup plus grandes.

"Naturellement, nous tenterons maintenant de pousser plus loin nos recherches afin que cette méthode puisse être utilisée dans des centrales de grande taille, mais aussi dans des microgénérateurs et des nanogénérateurs", affirme l'auteure.

L'étude:
L'article "High Osmotic Power Generation via Nanopore Arrays in Hybrid Hexagonal Boron Nitride/Silicon Nitride Membranes", par Khadija Yazda et coll., a été publié dans Nano Letters.
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c04704
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