Les ingénieurs du MIT ont découvert une nouvelle façon de générer de l’électricité en utilisant de minuscules particules de carbone qui peuvent créer un courant simplement en interagissant avec le liquide qui les entoure

Le liquide, un solvant organique, attire les électrons des particules, générant un courant qui pourrait être utilisé pour entraîner des réactions chimiques ou pour alimenter des robots à l’échelle micro ou nanométrique, selon les chercheurs

“Ce mécanisme est nouveau, et cette façon de générer de l’énergie est complètement nouvelle”, déclare Michael Strano, le Carbon P Professeur Dubbs de génie chimique au MIT “Cette technologie est intrigante car tout ce que vous avez à faire est de faire passer un solvant à travers un lit de ces particules Cela vous permet de faire de l’électrochimie, mais sans fils”

Dans une nouvelle étude décrivant ce phénomène, les chercheurs ont montré qu’ils pouvaient utiliser ce courant électrique pour déclencher une réaction connue sous le nom d’oxydation de l’alcool, une réaction chimique organique importante dans l’industrie chimique

Strano est l’auteur principal de l’article, qui paraît aujourd’hui dans Nature Communications Les auteurs principaux de l’étude sont Albert Tianxiang Liu, étudiant diplômé du MIT, et l’ancien chercheur du MIT Yuichiro Kunai. Parmi les autres auteurs figurent l’ancien étudiant diplômé Anton Cottrill, les post-doctorants Amir Kaplan et Hyunah Kim, l’étudiant diplômé Ge Zhang et les récents diplômés du MIT Rafid Mollah et Yannick Eatmon.

La nouvelle découverte est née des recherches de Strano sur les nanotubes de carbone, des tubes creux constitués d’un réseau d’atomes de carbone, qui possèdent des propriétés électriques uniques En 2010, Strano a démontré, pour la première fois, que les nanotubes de carbone peuvent générer des « ondes de thermopuissance” Lorsqu’un nanotube de carbone est recouvert d’une couche de carburant, des impulsions de chaleur en mouvement ou des ondes thermoélectriques se déplacent le long du tube, créant un courant électrique

Ce travail a conduit Strano et ses étudiants à découvrir une caractéristique connexe des nanotubes de carbone Ils ont découvert que lorsqu’une partie d’un nanotube est recouverte d’un polymère de type téflon, cela crée une asymétrie qui permet aux électrons de passer de la partie revêtue à la partie non revêtue du tube, générant un courant électrique Ces électrons peuvent être retirés en immergeant les particules dans un solvant avide d’électrons

Pour exploiter cette capacité spéciale, les chercheurs ont créé des particules génératrices d’électricité en broyant des nanotubes de carbone et en les transformant en une feuille de matériau semblable à du papier Un côté de chaque feuille a été recouvert d’un polymère de type téflon, et les chercheurs ont ensuite découpé de petites particules, qui peuvent être de n’importe quelle forme ou taille. Pour cette étude, ils ont fabriqué des particules de 250 microns sur 250 microns

Lorsque ces particules sont immergées dans un solvant organique tel que l’acétonitrile, le solvant adhère à la surface non revêtue des particules et commence à en retirer des électrons

« Le solvant enlève des électrons et le système essaie de s’équilibrer en déplaçant les électrons », explique Strano “Il n’y a pas de chimie de batterie sophistiquée à l’intérieur C’est juste une particule et vous la mettez dans un solvant et elle commence à générer un champ électrique”

“Cette recherche montre intelligemment comment extraire l’énergie électrique omniprésente (et souvent inaperçue) stockée dans un matériau électronique pour une synthèse électrochimique sur site”, explique Jun Yao, professeur adjoint de génie électrique et informatique à l’Université du Massachusetts à Amherst, qui n’a pas participé à l’étude « La beauté est qu’elle pointe vers une méthodologie générique qui peut être facilement étendue à l’utilisation de différents matériaux et applications dans différents systèmes synthétiques”

La version actuelle des particules peut générer environ 07 volts d’électricité par particule Dans cette étude, les chercheurs ont également montré qu’ils pouvaient former des réseaux de centaines de particules dans un petit tube à essai. Ce réacteur à « lit fixe » génère suffisamment d’énergie pour alimenter une réaction chimique appelée oxydation de l’alcool, dans laquelle un alcool est converti en un aldéhyde ou une cétone Habituellement, cette réaction n’est pas effectuée en utilisant l’électrochimie car elle nécessiterait trop de courant externe

« Parce que le réacteur à lit fixe est compact, il a plus de flexibilité en termes d’applications qu’un grand réacteur électrochimique », explique Zhang « Les particules peuvent être très petites et elles ne nécessitent aucun fil externe pour entraîner la réaction électrochimique.”

Dans ses futurs travaux, Strano espère utiliser ce type de génération d’énergie pour fabriquer des polymères en utilisant uniquement du dioxyde de carbone comme matériau de départ Dans un projet connexe, il a déjà créé des polymères qui peuvent se régénérer en utilisant le dioxyde de carbone comme matériau de construction, dans un processus alimenté par l’énergie solaire. Ce travail s’inspire de la fixation du carbone, l’ensemble des réactions chimiques que les plantes utilisent pour fabriquer des sucres à partir du dioxyde de carbone, en utilisant l’énergie du soleil

À plus long terme, cette approche pourrait également être utilisée pour alimenter des robots à l’échelle micro ou nanométrique Le laboratoire de Strano a déjà commencé à construire des robots à cette échelle, qui pourraient un jour être utilisés comme capteurs de diagnostic ou environnementaux L’idée de pouvoir récupérer l’énergie de l’environnement pour alimenter ce genre de robots est séduisante, dit-il

“Cela signifie que vous n’avez pas besoin de stocker l’énergie à bord”, dit-il “Ce que nous aimons dans ce mécanisme, c’est que vous pouvez puiser l’énergie, au moins en partie, dans l’environnement”

La recherche a été financée par l’US Department of Energy et une subvention de démarrage de la MIT Energy Initiative

Les ingénieurs du MIT ont découvert une nouvelle façon de produire de l’électricité à l’aide de minuscules particules de carbone qui peuvent créer un courant simplement en interagissant avec le liquide qui les entoure

Le liquide, un solvant organique, attire les électrons des particules, générant un courant qui pourrait être utilisé pour entraîner des réactions chimiques ou pour alimenter des robots à l’échelle micro ou nanométrique, selon les chercheurs

“Ce mécanisme est nouveau, et cette façon de générer de l’énergie est complètement nouvelle”, déclare Michael Strano, le Carbon P Professeur Dubbs de génie chimique au MIT “Cette technologie est intrigante car tout ce que vous avez à faire est de faire passer un solvant à travers un lit de ces particules Cela vous permet de faire de l’électrochimie, mais sans fils”

Dans une nouvelle étude décrivant ce phénomène, les chercheurs ont montré qu’ils pouvaient utiliser ce courant électrique pour déclencher une réaction connue sous le nom d’oxydation de l’alcool, une réaction chimique organique importante dans l’industrie chimique

Strano est l’auteur principal de l’article, qui paraît aujourd’hui dans Nature Communications Les auteurs principaux de l’étude sont Albert Tianxiang Liu, étudiant diplômé du MIT, et l’ancien chercheur du MIT Yuichiro Kunai. Parmi les autres auteurs figurent l’ancien étudiant diplômé Anton Cottrill, les post-doctorants Amir Kaplan et Hyunah Kim, l’étudiant diplômé Ge Zhang et les récents diplômés du MIT Rafid Mollah et Yannick Eatmon.

La nouvelle découverte est née des recherches de Strano sur les nanotubes de carbone, des tubes creux constitués d’un réseau d’atomes de carbone, qui possèdent des propriétés électriques uniques En 2010, Strano a démontré, pour la première fois, que les nanotubes de carbone peuvent générer des « ondes de thermopuissance” Lorsqu’un nanotube de carbone est recouvert d’une couche de carburant, des impulsions de chaleur en mouvement ou des ondes thermoélectriques se déplacent le long du tube, créant un courant électrique

Ce travail a conduit Strano et ses étudiants à découvrir une caractéristique connexe des nanotubes de carbone Ils ont découvert que lorsqu’une partie d’un nanotube est recouverte d’un polymère de type téflon, cela crée une asymétrie qui permet aux électrons de passer de la partie revêtue à la partie non revêtue du tube, générant un courant électrique Ces électrons peuvent être retirés en immergeant les particules dans un solvant avide d’électrons

Pour exploiter cette capacité spéciale, les chercheurs ont créé des particules génératrices d’électricité en broyant des nanotubes de carbone et en les transformant en une feuille de matériau semblable à du papier Un côté de chaque feuille a été recouvert d’un polymère de type téflon, et les chercheurs ont ensuite découpé de petites particules, qui peuvent être de n’importe quelle forme ou taille. Pour cette étude, ils ont fabriqué des particules de 250 microns sur 250 microns

Lorsque ces particules sont immergées dans un solvant organique tel que l’acétonitrile, le solvant adhère à la surface non revêtue des particules et commence à en retirer des électrons

« Le solvant enlève des électrons et le système essaie de s’équilibrer en déplaçant les électrons », explique Strano “Il n’y a pas de chimie de batterie sophistiquée à l’intérieur C’est juste une particule et vous la mettez dans un solvant et elle commence à générer un champ électrique”

“Cette recherche montre intelligemment comment extraire l’énergie électrique omniprésente (et souvent inaperçue) stockée dans un matériau électronique pour une synthèse électrochimique sur site”, explique Jun Yao, professeur adjoint de génie électrique et informatique à l’Université du Massachusetts à Amherst, qui n’a pas participé à l’étude « La beauté est qu’elle pointe vers une méthodologie générique qui peut être facilement étendue à l’utilisation de différents matériaux et applications dans différents systèmes synthétiques”

La version actuelle des particules peut générer environ 07 volts d’électricité par particule Dans cette étude, les chercheurs ont également montré qu’ils pouvaient former des réseaux de centaines de particules dans un petit tube à essai. Ce réacteur à « lit fixe » génère suffisamment d’énergie pour alimenter une réaction chimique appelée oxydation de l’alcool, dans laquelle un alcool est converti en un aldéhyde ou une cétone Habituellement, cette réaction n’est pas effectuée en utilisant l’électrochimie car elle nécessiterait trop de courant externe

« Parce que le réacteur à lit fixe est compact, il a plus de flexibilité en termes d’applications qu’un grand réacteur électrochimique », explique Zhang « Les particules peuvent être très petites et elles ne nécessitent aucun fil externe pour entraîner la réaction électrochimique.”

Dans ses futurs travaux, Strano espère utiliser ce type de génération d’énergie pour fabriquer des polymères en utilisant uniquement du dioxyde de carbone comme matériau de départ Dans un projet connexe, il a déjà créé des polymères qui peuvent se régénérer en utilisant le dioxyde de carbone comme matériau de construction, dans un processus alimenté par l’énergie solaire. Ce travail s’inspire de la fixation du carbone, l’ensemble des réactions chimiques que les plantes utilisent pour fabriquer des sucres à partir du dioxyde de carbone, en utilisant l’énergie du soleil

À plus long terme, cette approche pourrait également être utilisée pour alimenter des robots à l’échelle micro ou nanométrique Le laboratoire de Strano a déjà commencé à construire des robots à cette échelle, qui pourraient un jour être utilisés comme capteurs de diagnostic ou environnementaux L’idée de pouvoir récupérer l’énergie de l’environnement pour alimenter ce genre de robots est séduisante, dit-il

“Cela signifie que vous n’avez pas besoin de stocker l’énergie à bord”, dit-il “Ce que nous aimons dans ce mécanisme, c’est que vous pouvez puiser l’énergie, au moins en partie, dans l’environnement”

La recherche a été financée par l’US Department of Energy et une subvention de démarrage de la MIT Energy Initiative

Livre blanc : Avec le passage d’une fabrication à faible mélange à une fabrication à mélange élevé, il est essentiel d’optimiser le débit sur plusieurs lots de produits différents pour maximiser le rendement de fabrication Utilisation globale de la ligne Voir le livre blanc

Carbone, Nanotube de carbone, Massachusetts Institute of Technology, Énergie, Particules, Basket-ball masculin MIT Engineers, Production d’électricité

Actualités – FR – Tiny Particles Power Chemical Reactions

Source: http://ein.iconnect007.com/index.php/article/127839/tiny-particles-power-chemical-reactions/127842/?skin=ein

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