Un bracelet transformant la chaleur corporelle en électricité parvient à alimenter une LED

Les appareils électroniques portables ont connu un véritable essor au cours des dernières années. Des montres aux stimulateurs cardiaques en passant par les trackers sportifs, ces appareils apportent chacun leurs avantages mais possèdent tous un point commun qui peut s’avérer handicapant : ils doivent être rechargés au moyen d’une prise. Des chercheurs ont souhaité contourner cet écueil en développant un bracelet convertissant la chaleur corporelle en électricité. Si pour le moment le dispositif ne peut alimenter qu’une LED, dans le futur, ses capacités pourraient lui permettre d’alimenter de plus grands appareils portables.

Un bracelet portable contenant un générateur thermoélectrique (FTEG) peut convertir la chaleur corporelle en suffisamment d’électricité pour alimenter une LED. À l’avenir, la technologie pourrait être en mesure d’alimenter les montres intelligentes et de mettre fin au besoin de matériel de charge traditionnel. « L’approvisionnement énergétique est toujours un gros problème, et cela pourrait aider à atténuer la crise énergétique », déclare Qian Zhang de l’Institut de technologie de Harbin (Chine).

Schéma indiquant les caractéristiques d’un FTEG ainsi que les demandes en énergie des catégories majoritaires d’appareils électroniques portables. © Yijie Liu et al. 2021

Les TEG sont utilisés dans un large éventail d’applications, mais sont souvent rigides — ce que Zhang et ses collègues ont cherché à résoudre. Ils ont superposé un matériau de magnésium et de bismuth entre le polyuréthane et une électrode flexible, permettant au bracelet de s’enrouler autour d’un bras humain. Le résultat est un bracelet de 11.5 cm de long et un peu moins de 30 mm de large. Il utilise la différence entre la température de la peau humaine et la température ambiante de la pièce pour générer de l’énergie.

À son maximum, l’appareil est capable de générer 20.6 microwatts par centimètre carré — plus que suffisant pour allumer une LED reliée au bracelet. « La température ambiante affecte beaucoup les performances », déclare Zhang. L’hiver est meilleur pour le fonctionnement du dispositif, car les températures ambiantes sont plus basses et la différence avec la température corporelle est plus grande. Les tests montrent que l’appareil peut être enroulé autour d’un bras et enlevé à nouveau plus de 10 000 fois sans changement significatif des performances.

Performances du FTEG sur un bras humain. © Yijie Liu et al. 2021

Les porteurs ne ressentent aucun effet indésirable lors du port du bracelet. « J’adore l’idée de récolter l’énergie du corps humain, au lieu d’avoir à utiliser des piles. Compte tenu du nombre de LED que j’aime inclure dans mes projets, je me demande combien nous pouvons ‘prélever’ d’un humain avant qu’il ne devienne inconfortable », déclare Rolf Hut, un fabricant intéressé par les appareils portables qui travaille à l’Université de technologie de Delft aux Pays-Bas.

Les chercheurs espèrent améliorer les performances en augmentant la taille du TEG sur le bracelet et en intégrant un convertisseur de tension pour lui permettre d’alimenter de plus gros appareils électroniques — bien qu’ils soulignent que cela nécessitera d’augmenter la taille de l’ensemble de l’appareil.