Des nanomatériaux commencent à émerger pour la récupération et la conversion de l’énergie chimique issue d’une molécule d’eau en courant électrique. Ainsi, cette technique, appelée hydrovoltaïque, est réalisée à partir de la vapeur d’eau. Les premiers exemplaires de ces matériaux (oxyde de graphène, polydopamine, fibres de cellulose, …) présentent des caractéristiques communes, comme une structure mince mésoporeuse qui peut s’étendre sur une grande surface, et du point de vue physico-chimiques des propriétés hydrophile et isotherme lors de l’adsorption de l’eau.
Le laboratoire de Chimie Biologie des Métaux de l’IRIG a mis au point des matériaux issus du mucus de myxine, un animal aquatique de type anguilliforme vivant dans l’Atlantique Nord, et est composé de nanofils de protéines. Une collaboration a été établie avec les pêcheurs de l’archipel de Saint Pierre et Miquelon et l’Ifremer. Mises en contact à une humidité ambiante supérieure à 60%, ces membranes sèches de mucus, préalablement électro-activées, génèrent une tension de plusieurs volts. Des tests en enceinte fermée et à humidité contrôlée ont démontré la capacité de ces matériaux à fonctionner durant plusieurs mois avec des performances constantes (voir illustrations).
A gauche : illustration du principe du dispositif ; à droite : courbe de charge et décharge de la capacité du dispositif.
Les études de physique fondamentale sous-tendant les mécanismes de formation de charges et de transport dans ces matériaux sont encore incomplètes et seront prochainement poursuivies. Les nombreuses applications industrielles ont amené l’équipe à entrer dans le dispositif Magellan du CEA en créant la start-up Amylen.
Les applications diverses concernent la détection en temps réel de fuite d’eau, la surveillance et le suivi de biens ou de marchandises sensibles devant voyager en ambiance sèche, le monitoring de biomarqueurs dans la sueur ou d’autres fluides biologiques sont quelques exemples d’application poussant vers le développement de (bio)capteurs autonomes en énergie.
Une collaboration avec le LETI/DSYS est actuellement en cours pour assister ces biomatériaux avec des systèmes de gestion et de stockage de l’énergie, et des systèmes de transmission d’informations-clés dans le domaine de l’internet des objets ioT.