L’eau en mouvement génèrerait 10 fois plus d’électricité que prévu.
L’eau qui coule sur une surface, rien de plus commun : qu’il s’agisse de gouttes de pluie glissant sur des feuilles ou d’eau circulant dans les canalisations domestiques, jusque là tout le monde connait. Mais son potentiel électrique a révélé une surprise de taille : des chercheurs ont découvert que l’eau génère une charge électrique jusqu’à dix fois plus importante que ce que l’on pensait lorsqu’elle se déplace sur une surface.
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Une découverte inattendue sur le potentiel énergétique de l’eau
« La plupart des gens observent l’eau de pluie couler sur une vitre ou un pare-brise de voiture sans se douter qu’elle produit une infime charge électrique », expliquait le Dr Sherrell, co-auteur de l’étude réalisée à l’école des sciences de l’université RMIT.
Cette charge provient de la polarisation naturelle des molécules d’eau. Lorsque l’eau interagit avec certaines surfaces, cette polarité entraîne une séparation et une accumulation des charges électriques.
Des mesures précises sur une plaque de Teflon
L’équipe a mesuré la charge électrique générée par des gouttelettes d’eau en mouvement sur une plaque plate de Teflon, un plastique souvent utilisé dans les canalisations. Des caméras spécialisées ont capté avec précision les instants où les gouttes adhéraient à la surface avant de glisser.
Le phénomène observé, appelé “stick-slip”, correspond au moment où une goutte reste temporairement collée à la surface, accumulant une force avant de glisser brusquement. Ce mouvement saccadé provoque une libération soudaine d’énergie.
Une charge 10 fois plus élevée que prévu
Les chercheurs ont observé que le premier contact de l’eau avec la surface engendrait un pic de charge électrique passant de 0 à 4,1 nanocoulombs (nC), soit dix fois plus que ce qui avait été mesuré auparavant !
De plus, la charge restait relativement constante lorsque les gouttelettes se déplaçaient entre des zones humides et sèches. Plus surprenant encore, elle ne disparaissait pas totalement et était probablement conservée par la goutte en mouvement.
Bien que cette charge soit infime (un million de fois plus petite qu’un choc électrostatique classique), elle pourrait être étudié de près pour de possibles applications dans le futur.
Des implications également pour la sécurité des réservoirs de carburant
Dans les réservoirs de carburant, les liquides sont en contact constant avec des surfaces humides et sèches lors du remplissage, du stockage et du transport. Si une charge suffisante s’accumule, elle peut se décharger sous forme d’étincelle, un danger potentiel dans les environnements inflammables.
Avec la transition vers des carburants renouvelables inflammables (hydrogène en tête), il devient essentiel d’améliorer la sécurité des systèmes de stockage et de distribution. Aujourd’hui, l’accumulation de charge est généralement contrôlée en limitant le débit ou en ajoutant des additifs, mais ces solutions pourraient ne pas être adaptées aux nouveaux carburants.
“Comprendre comment et pourquoi l’électricité statique se génère dans les liquides en mouvement est essentiel pour accompagner la transition vers des carburants neutres en carbone”, déclarait le Dr Berry, co-auteur de l’étude à l’université de Melbourne.
Si cette étude s’est concentrée sur l’eau, les chercheurs prévoient d’étendre leurs travaux à d’autres liquides. En particulier, ils veulent explorer l’impact du phénomène de “stick-slip” sur la sécurité des systèmes de gestion des fluides.
Source :
Irreversible Charging Caused by Energy Dissipation from Depinning of Droplets on Polymer Surfaces
Shuaijia Chen, Ronald T. Leon, Rahmat Qambari, Yan Yan1, Menghan Chen1, Peter C. Sherrell, Amanda V. Ellis et Joseph D. Berry
Phys. Rev. Lett. 134, 104002 – 11/03/ 2025
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.104002
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