Des chercheurs américains ont dévoilé une pile à combustible prometteuse. De la taille d’un livre de poche, ce dispositif tirant son énergie des microbes présents dans le sol pourrait alimenter des capteurs souterrains pendant des décennies.
Une architecture innovante
Les piles à combustible microbiennes existent depuis plus d’un siècle. Fonctionnant un peu comme des batteries, avec une anode, une cathode et un électrolyte, elles ne tirent pas leur énergie de sources chimiques, mais de minuscules organismes qui leur transfèrent naturellement des électrons lorsqu’ils décomposent la matière organique du sol.
Les performances de tels dispositifs s’avérant jusqu’à présent limitées, en particulier dans des conditions de faible humidité, les chercheurs de l’université Northwestern se sont attelés à la création d’une architecture innovante, bénéficiant d’un accès continu à l’oxygène et à l’eau.
Décrite dans la revue Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies, la nouvelle cellule intègre une anode en feutre de carbone à sa base. Profondément enfouie dans le sol, celle-ci est surmontée par une cathode métallique conductrice, dont la partie inférieure s’avère suffisamment profonde pour capter l’humidité du sol, et la partie supérieure au même niveau que la surface.
S’étendant sur toute la longueur de l’électrode, un canal d’air frais est surmonté d’un capuchon de protection, qui assure l’approvisionnement constant de la cathode en oxygène en empêchant la chute de débris. Lorsque le sol est inondé, le matériau imperméable recouvrant la partie hydrophobe de la cathode permet à la pile à combustible de continuer à fonctionner.
Des résultats prometteurs
Une série d’expériences a montré que le dispositif expérimental fonctionnait de manière constante sous différentes conditions d’humidité (allant d’un état totalement immergé à légèrement sec avec un volume d’eau de 41 % dans le sol). Générant une quantité d’énergie 68 fois supérieure à celle nécessaire au fonctionnement de ses instruments, celui-ci a également pu transmettre les données collectées grâce à une petite antenne.
Selon ses concepteurs, une telle technologie, dont les composants se révèlent bon marché et largement disponibles, constitue une alternative écologique précieuse aux piles au lithium.
Elle pourrait notamment être utilisée pour alimenter durablement des milliards de capteurs souterrains utilisés dans l’agriculture de précision (mesure en temps réel des niveaux d’humidité, de nutriments et de contaminants) et l’infrastructure verte.
