Une étude révolutionnaire révèle comment l’interaction de l’eau avec les surfaces produit des charges électriques, soulignant les implications pour la sécurité et le stockage de l’énergie.
Des chercheurs australiens ont réalisé une avancée majeure dans la compréhension de la façon dont l'eau génère des charges électriques lors de son mouvement sur les surfaces. Ces résultats, publiés dans la revue Physical Review Letters , sont le fruit d'une collaboration entre l'Université RMIT et l'Université de Melbourne, menée par une équipe composée du Dr Joe Berry, du Dr Peter Sherrell et de la professeure Amanda Ellis.
Les chercheurs ont observé un phénomène appelé « glissement-collage », qui se produit lorsqu'une goutte d'eau adhère à une surface rugueuse ou irrégulière. À mesure que la force s'accumule, la goutte finit par « sauter » ou « glisser » au-delà de l'obstacle, créant une charge électrique irréversible. Cette charge s'est avérée jusqu'à dix fois plus forte que les valeurs enregistrées précédemment lors du passage de l'eau d'un état humide à un état sec, illustrant un niveau d'électrification inédit au premier contact de l'eau avec une surface.
Le Dr Peter Sherrell, qui se concentre sur la capture de l'énergie ambiante dans le cadre de ses recherches à l'École des sciences du RMIT, a commenté les observations courantes que les gens font concernant les gouttes de pluie tombant sur les surfaces, en déclarant : « La plupart des gens observeraient que l'eau de pluie s'égoutte le long d'une fenêtre ou d'un pare-brise de voiture de manière aléatoire, mais ne seraient pas conscients qu'elle génère une infime charge électrique. » Il a expliqué que la compréhension antérieure de ce phénomène de charge se limitait à la transition de conditions humides à sèches, alors que leur étude révèle qu'une charge importante se développe également lors de la transition de conditions sèches à humides.
Les chercheurs ont souligné l'importance de comprendre la génération de charges électriques en termes de sécurité, notamment dans les contextes impliquant des liquides inflammables. Le Dr Joe Berry, expert en dynamique des fluides et associé au département de génie chimique de l'Université de Melbourne, a souligné les dangers potentiels des chocs électriques dans les conteneurs de carburant. « Comprendre comment et pourquoi une charge électrique est générée lors de l'écoulement de liquides sur des surfaces est essentiel à l'adoption des nouveaux carburants inflammables renouvelables nécessaires à la transition vers la neutralité carbone », a-t-il déclaré. M. Berry a également précisé que les stratégies actuellement en place pour réduire l'accumulation de charges avec les carburants existants pourraient s'avérer inefficaces avec les nouveaux carburants renouvelables, soulignant la nécessité d'approches innovantes pour gérer ce phénomène.
L'équipe de recherche a spécifiquement étudié l'interaction entre l'eau et le polytétrafluoroéthylène (PTFE), communément utilisé dans le Téflon. Ces travaux fondamentaux ouvrent la voie à des avancées potentielles dans la conception des surfaces, susceptibles de conduire à des carburants plus sûrs et à des systèmes de stockage d'énergie améliorés. Les recherches futures exploreront le mouvement de glissement-collage avec divers liquides et matériaux de surface, permettant ainsi une meilleure compréhension de la génération de charges, applicable à diverses perspectives commerciales.
Le Dr Sherrell a souligné les implications de l'étude pour la sécurité des systèmes de manipulation des fluides, en particulier pour le stockage et le transport de l'hydrogène et de l'ammoniac, en déclarant : « Nous prévoyons d'étudier où le mouvement de type stick-slip peut affecter la conception de la sécurité des systèmes de manipulation des fluides, ainsi que les méthodes de récupération d'électricité et d'accélération de la charge à partir du mouvement des liquides dans les dispositifs de stockage d'énergie. » Les chercheurs souhaitent collaborer avec des partenaires industriels pour traduire leurs résultats en technologies commerciales viables, qui pourraient avoir une pertinence significative dans une gamme d'applications visant à faire progresser les solutions énergétiques dans le contexte des technologies climatiques.
