Plus de batteries, juste de l’eau et du soleil
L’automobile électrique se passera peut-être bientôt de batteries. Toyota, précurseur en la matière, ouvre la voie avec son modèle Mirai (« futur » en japonais) à pile à combustible à hydrogène. Tout se joue autour de cet élément, abondant (dans l’eau) sur Terre. Aujourd’hui, puisque le stockage de l’énergie électrique elle-même reste malcommode et coûteux, on commence par produire de l’énergie électrique dans des centrales, ou au moyen de cellules photovoltaïques, pour obtenir ensuite, par électrolyse de l’eau, et à grand renfort de moyens techniques, de l’hydrogène facile à stocker comme source d’énergie.
D’où l’intérêt de la production directe d’hydrogène, au moyen d’une remarquable cellule photochimique d’un nouveau genre, réalisée avec des moyens techniques beaucoup moins coûteux que jusqu’alors. Ici, l’électrolyse utilise une membrane en plastique et deux électrodes faites de matériaux courants : au lieu du platine utilisé jusqu’ici comme catalyseur, la photoanode et la photocathode font appel ici à du nickel et du molybdène, bien meilleur marché ; et pour prévenir l’oxydation des métaux photosensibles au contact de l’eau, une couche nanométrique de dioxide de titanium (rien de spécial, il y en a même dans votre dentifrice).
Un jour viendra où la production d’hydrogène se passera d’électricité : il suffira d’une cellule solaire et de l’eau, sans oublier la lumière du soleil, bien sûr !
Santé !

Thomas | Elektor

Les matériaux bidimensionnels (2D) suscitent l’enthousiasme, mais certains inconvénients les empêchent de remplacer le silicium. En effet, la majorité de ces cristaux d’un atome d’épaisseur sont instables à l’air libre, qui les fait réagir et se décomposer avant que leurs propriétés puissent être déterminées et leurs applications potentielles étudiées.
Une équipe de chercheurs de l’Université de Manchester a enrobé ces nouveaux cristaux 2D réactifs de matériaux plus stables, comme le graphène, dans une chambre à gaz inerte conçue pour ça. Grâce à une méthode spéciale pour transférer les matériaux 2D sur un substrat et les aligner, ils ont obtenu des matériaux 2D qui résistent au monde réel.

En savoir plus

Les bobines (ou les selfs) ne sont pas faciles à miniaturiser, contrairement aux résistances, aux condensateurs et aux transistors. Quand il n’y a pas assez de place pour caser une bobine, vous pouvez toujours … la simuler ! Place au gyrateur, inventé par l’ingénieur néerlandais Bernard D.H. Tellegen alors qu’il étudiait la théorie des réseaux. Il l’a proposé comme cinquième élément linéaire qui permet de se passer de transformateur et de bobines. Si l’on arrive à faire se conduire un circuit capacitif de manière inductive, et à obtenir ainsi un transformateur idéal à l’aide de gyrateurs, on réduit finalement à seulement trois le nombre de composants linéaires des réseaux électriques : la résistance, le condensateur et bien sûr le gyrateur lui-même.

Bernard Tellegen

Ce dimanche marquera le 25e anniversaire de la disparition de B. Tellegen. Il était l’auteur de nombreuses inventions, et le détenteur de 41 brevets américains au total. N’oubliez pas de lever votre verre ce jour-là à la mémoire de Bernard !

Un noyau d’aluminium enveloppé de dioxyde de titane constitue l’anode de la batterie.

Vous connaissez les affres du téléphone (presque) déchargé et sans aucun possibilité de le recharger, juste au moment où vous allez en avoir besoin ? Si à cet instant précis il vous reste 6 minutes, vous serez intéressé par un nouveau type de batterie susceptible d’être rechargé complètement en… six minutes ! Avec en plus une capacité quatre fois supérieure à celle des batteries lithium-ion actuelles et une dégradation plus lente au fil du temps.

Ces qualités exceptionnelles sont à mettre au crédit de nanoparticules, avec un noyau d’aluminium enveloppé de dioxyde de titane. Ce noyau agit comme l’anode de la batterie. La capacité de stockage d’énergie de l’aluminium (substance bon marché comme le lithium et le silicium) est beaucoup plus grande par unité de poids que celle du graphite utilisée sur les batteries conventionnelles. Il se dilate quand il est chargé, puis se contracte lorsqu’il est déchargé. La répétition de ces processus consomme du lithium et réduit la capacité de la batterie avec le temps. Des recherches menées conjointement à l’Université de Tsinghua (Pékin) et au MIT ont montré qu’en enfermant l’aluminium à dans une coquille d’oxyde de titane qui le sépare de l’électrolyte liquide, il pouvait se dilater et se contracter librement. Les inconvénients connus des batteries lithium-ion sont évités ici par l’utilisation de l’aluminium.

Le diamètre du noyau d’aluminium est de 50 nm, la coquille de dioxyde de titane n’a que trois ou quatre nanomètres d’épaisseur. Lorsque de telles nanoparticules sont utilisées pour l’anode d’une batterie au lithium-ion, sa capacité de stockage est de 1,2 Ah par gramme. Même si la charge rapide réduit la capacité de la batterie de moitié, à 0,66 Ah par gramme encore c’est presque le double de celle des batteries au graphite (0,35 Ah/gramme).

Portez-vous une protection en bas ? Je parle de protection contre le rayonnement électromagnétique des appareils sans fil. À peine certaines études montraient-elles qu’il pouvait réduire la qualité du sperme, que déjà quelqu’un flairait la bonne affaire et voici… Wireless Armour, le premier sous-vêtement blindé, censé protéger la fertilité masculine. Le créateur de ce slip affirme que son maillage d’argent tissé dans l’étoffe bloque jusqu’à 99,97 % des signaux Wi-Fi, par exemple.
En attendant des preuves scientifiques solides de cette nocivité pour nos bijoux de famille, Wireless Armour annonce cauteleusement que « si finalement le rayonnement EM se révélait inoffensif, ils n’en resteront pas moins des sous-vêtements très confortables, dotés de toutes les autres propriétés bénéfiques de l’argent ». Certes…

Les écrans de la marque E Ink sont un support intéressant pour afficher des informations qui ne changent pas en permanence. Ils ne requièrent pas beaucoup d’électricité pour leur alimentation, sont faciles à lire malgré les variations d’éclairement et restent relativement abordables. Ils ont quitté les appareils portables (liseuses, ordiphones, montres…) pour investir les rues de Sydney (Australie). Ces écrans à l’air libre communiquent avec un serveur central via une connexion 3G et fonctionnent entièrement à l’énergie solaire. Comme les écrans E Ink standard ne disposent pas de rétroéclairage, ils sont illuminés la nuit venue pour garantir leur lisibilité, grâce à un film qui guide la lumière semblable à celui de la liseuse Kindle Paperwhite.

En savoir plus

Le Proxyham Raspberry Pi, qui utilise la Wi-Fi longue distance et une liaison radio de 900 MHz pour transmettre le signal Wi-Fi jusqu’à 4 km du routeur, va certainement intéresser ceux qui recherchent l’anonymat en ligne.

Sa taille est celle d’un (gros) routeur. Il comprend un Raspberry Pi Wi-Fi et trois antennes, utilisées l’une pour se connecter à un réseau source (un réseau Wi-Fi public par exemple) et les deux autres pour transmettre un signal Ethernet à une fréquence de 900 MHz. Pour le capter, les utilisateurs devront donc brancher une antenne de 900 MHz à leur ordinateur. ProxyHam agit comme un « proxy matériel » qui dirige le trafic local (c’est-à-dire le vôtre) à travers un réseau Wi-Fi distant, celui d’un établissement public, une bibliothèque par exemple. Ainsi, l’identification de la véritable source de trafic devient (plus) difficile. Dans les pays peu soucieux de démocratie, le ProxyHam intéressera les lanceurs d’alerte et autres journalistes que les autorités veulent museler, car ils courent souvent de très gros risques s’ils sont trahis par leur adresse IP. Ils ont donc tout intérêt à se trouver ailleurs, comme le leur permettra le dérouteur ProxyHam. Celui-ci établit un pont RF entre l’ordinateur de l’utilisateur et le point d’accès à l’internet.

En savoir plus

Aujourd’hui les récepteurs Wi-Fi sont conçus pour récolter les informations transportées par ces signaux, demain c’est l’énergie elle-même de ces signaux Wi-Fi qui alimentera des appareils dépourvus d’alimentation propre.

Le chercheur Vamsi Talla a fait des essais intéressants. À proximité d’un routeur Wi-Fi (modifié pour les besoins de l’expérience), il a placé une antenne de réception destinée à glaner l’énergie rayonnée par ce routeur Wi-Fi, et s’en est servi pour alimenter un simple capteur de température par ailleurs dépourvu de toute source d’énergie.
Fort du succès de cette expérience, il l’a reproduite avec, à la place de la sonde thermique, une caméra dotée d’un capteur de faible puissance, capable de prendre des images en noir et blanc de 174 x 144 pixels, à raison de 10,4 mJ d’énergie par image. L’adjonction d’un condensateur à faible fuite permet de stocker l’énergie glanée par l’antenne Wi-Fi pour le capteur photographique. De façon à rayonner une plus grande quantité d’énergie à récolter, la modification du routeur consiste notamment à le faire émettre non seulement sur le canal Wi-Fi utilisé, mais aussi sur les canaux adjacents inutilisés, et en mode continu.

La sonde thermométrique a ainsi pu fonctionner jusqu’à une distance de près de 10 m du routeur (avec toutefois l’aide d’une batterie rechargeable). L’appareil photo a pu fonctionner sans batterie jusqu’à 5 m du routeur, à raison d’une capture d’image toutes les 35 min. Le principe est applicable aussi à travers un mur de briques, avec l’appareil photo à l’extérieur et l’alimentation à l’intérieur. Avec le développement de l’Internet des Objets, l’énergie glanée aura un rôle croissant à jouer dans l’alimentation des appareils connectés.