Production électrique : une centrale osmotique de 40 nanomètres

Avec un nanotube pour connecter deux réservoirs contenant des solutions salines, on peut produire de l’énergie électrique de manière cent fois plus efficace qu’avec des centrales osmotiques traditionnelles. Et envisager de créer de nouvelles membranes ultra performantes pour cette énergie renouvelable, qui a du mal à décoller.

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Production électrique : une centrale osmotique de 40 nanomètres

Un réservoir d’eau salé, un réservoir d’eau douce, et entre les deux une membrane semi-perméable : c’est une centrale osmotique, qui peut créer un courant électrique grâce au passage sélectif des ions à travers la membrane. Deux équipes du CNRS ont repris ce principe, mais la communication entre les deux bassins est un nanotube : une molécule de nitrure de bore, qui a la forme d’un tube de 1 micron de longueur et 15 à 40 nanomètres de diamètre !

Or, non seulement ça marche - les ions passent d’un côté à l’autre en utilisant le nanotube -, mais la puissance électrique obtenue par unité de surface, qui atteint 4 kW/m2, est 100 fois supérieure à celle que l’on obtient avec des membranes traditionnelles. Par conséquent, affirment les chercheurs, il suffirait du juxtaposer des millions de ces nanotubes pour créer une membrane super efficace à notre échelle. Et peut-être trouver le moyen de rendre économiquement viable cette énergie renouvelable encore balbutiante.

A l'origine, les chercheurs de l'Institut Lumière Matière (CNRS / Université Claude Bernard Lyon 1), associés à l'Institut Néel (CNRS), avaient surtout pour ambition de mieux comprendre le transport de fluide dans les nanotubes, car à cette échelle des propriétés inédites apparaissent. C’est pourquoi ils se sont donné le mal de mener leur expérience avec un seul nanotube, pour toucher du doigt - si l’on peut dire - les phénomènes fondamentaux.

Et ce n’est pas la moindre prouesse de leur étude que d’avoir réussi à "implanter" un unique nanotube dans une mince feuille de céramique, afin de l’utiliser ensuite comme "membrane". Ils ont manipulé leur nanotube au bout d’une pointe de tungstène, dont les mouvements sont pilotés par un nano manipulateur créé au laboratoire. Prochaines étapes : fabriquer de vraies membranes à base de nanotubes en nitrure de bore, et étudier les performances d’autres types de nanotubes.

Thierry Lucas

4 étapes pour une nanofabrication 

A gauche : une représentation schématique

A droite : ce que l’on voit au microscope électronique

1) Sous l’œil d’un microscope électronique, le nanotube (gris) est inséré dans un trou préalablement percé dans une membrane en céramique (verte).

2) Un joint (orange) est réalisé entre le nanotube et la membrane, à l’aide d’un instrument à faisceau d’ions (FIB).

3) Les parois internes du nanotube se rétractent, comme une tige télescopique.

4) le nanotube est en place et opérationnel dans la membrane en céramique.

 

 

 

 

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