Une équipe de chimistes vient de créer une nouvelle membrane de carbone ultrafine, capable de produire cent fois plus d’énergie à partir de l’eau de mer que les dispositifs actuels les plus performants. Explications.

Une membrane à la fois fine et poreuse

Lorsque l’eau douce et l’eau salée entrent en contact, un échange de sel et d’autres particules a lieu. En plaçant une membrane spécifique dans l’eau, il est possible de capter l’énergie générée par ces particules, tandis qu’un processus similaire peut également être utilisé pour la désalinisation de l’eau de mer. Récemment, des chercheurs de l’université de Leiden, aux Pays-Bas, ont mis au point une nouvelle membrane capable de produire cent fois plus d’énergie que les membranes classiques et les prototypes les plus performants. Leurs travaux ont été présentés dans la revue Nature Nanotechnology.

La quantité d’énergie produite dépend de l’épaisseur de la membrane et de sa porosité. Mais jusqu’à récemment, les membranes utilisées étaient soit poreuses soit minces. Le nouveau dispositif mis au point par les chercheurs a la particularité de présenter ces deux caractéristiques, ce qui lui permet de produire une quantité d’énergie bien supérieure.

Pour créer cette nouvelle membrane, Xue Liu et Grégory Schneider ont répandu un grand nombre de molécules huileuses dans un récipient contenant de l’eau, qui ont formé un mince film à sa surface. Le fait de chauffer le film a permis de fixer ces molécules, créant ainsi une membrane stable et poreuse.

— Efman / Shutterstock.com

« Comparée au graphène, elle contient des imperfections, mais c’est ce qui lui confère ses propriétés particulières »

Ce dispositif présente par ailleurs l’intérêt de pouvoir être adapté à des besoins spécifiques. « La membrane que nous avons créée n’a que deux nanomètres d’épaisseur et est perméable aux ions de potassium. Nous pouvons modifier les propriétés de la membrane en utilisant un autre élément de construction moléculaire. Ainsi, nous pouvons l’adapter à n’importe quel besoin », explique Xue Liu.

« Lors de la fabrication d’une membrane, beaucoup de chercheurs partent du graphène, qui est très fin, mais pas poreux. Ils essaient ensuite d’y faire des trous pour la rendre plus perméable. Nous avons fait l’inverse en assemblant de petites molécules et en construisant une membrane poreuse plus grande à partir de celles-ci. Comparée au graphène, elle contient des imperfections, mais c’est ce qui lui confère ses propriétés particulières », souligne de son côté Grégory Schneider.

« Une grande partie de la recherche dans ce domaine était axée sur la création de meilleurs catalyseurs, les membranes étaient en quelque sorte dans une impasse. Cette nouvelle découverte ouvre de toutes nouvelles possibilités pour la production d’électricité, la désalinisation et la construction de piles à combustible beaucoup plus efficaces », conclut le scientifique.

Illustration 3D montrant la structure particulière de la membrane de carbone créée par les chercheurs

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