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Les rayons infrarouges : une nouvelle source d'énergie propre ?

En utilisant l'une des étranges propriétés de la physique quantique, des chercheurs saoudiens ont développé une technique qui pourrait permettre, d'ici quelques années, de récupérer la chaleur du rayonnement infrarouge et de la transformer en énergie propre et renouvelable.

Pour bien comprendre l'importance de leur découverte, il faut d'abord rappeler quelques faits. La majorité de la lumière du Soleil qui atteint la surface de la Terre est absorbée par les sols, les océans et l'atmosphère, ce qui réchauffe la Terre. Ce réchauffement provoque des émissions permanentes de radiations infrarouges. Selon les estimations des spécialistes, ces radiations produiraient des millions de gigawatts. À titre de comparaison, la centrale nucléaire de Gravelines, la plus puissante de France, produit 5460 mégawatts.

Le but des scientifiques de l'Université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST), en Arabie saoudite, était de détecter ces radiations et les "capturer" pour les convertir en électricité. L'intérêt ? "Contrairement à l'énergie des panneaux solaires, qui sont limités par la lumière du jour et les conditions climatiques, l'énergie de la chaleur infrarouge peut être récoltée 24h sur 24", souligne Atif Shamin, principal auteur de l'étude, sur le site de l'université saoudienne. "Être capable de récolter cette énergie pourrait totalement bouleverser le secteur des énergies renouvelables", ajoutent les chercheurs dans leur étude.

"L'un des moyens d'y parvenir est de traiter la chaleur infrarouge comme des ondes électromagnétiques à haute fréquence. En utilisant des antennes appropriées, les ondes captées sont envoyées vers une diode semi-conductrice, qui transforme le signal alternatif [de l'onde] en courant permettant de recharger une batterie ou n'importe quel équipement électrique", détaille Atif Shamin.

Encore faut-il parvenir à concevoir ces nanoantennes qui vont convertir l'énergie radiofréquence en courant continu, ce qui n'est pas une mince affaire, compte tenu des très petites longueurs d'ondes du rayonnement infrarouge.

Pour relever ce défi, ces chercheurs ont eu l'idée d'utiliser l'effet tunnel, un phénomène très fréquent en mécanique quantique. L'exemple le plus simple permettant de le comprendre est celui d'une balle devant monter une colline. En physique classique, si la balle n'a pas été propulsée avec suffisamment d'énergie, elle ne monte pas. Mais en physique quantique, la balle peut passer sous la colline, même avec une énergie limitée, et ce, grâce au principe d'incertitude, qui s'applique au monde de l'infiniment petit.

En exploitant ce phénomène, les chercheurs ont construit, dans leur laboratoire dédié, une nano-diode capable de transformer les ondes infrarouges en énergie faisant passer les électrons à travers une petite barrière. Ils ont ensuite conçu des antennes capables de créer un champ magnétique suffisamment puissant pour permettre aux électrons de traverser cette barrière quantique.

Au final, ces chercheurs ont pu transformer les radiations infrarouges en énergie. Pour l'instant le rendement de leur dispositif reste modeste mais ils ont pu apporter la preuve que leur concept fonctionne et pourrait permettre, à terme, en juxtaposant des millions de ces nanoantennes, d'extraire de grandes quantités d'électricité à partir du rayonnement infrarouge.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

KAUST Discovery

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