Google Science Fair 2013: une adolescente invente la torche sans batterie fonctionnant grâce à la chaleur humaine

Elle, c’est Ann Makosinski, une adolescente canadienne de quinze ans et finaliste du Google Science Fair 2013.

« Si je suis capable de capter suffisamment de chaleur à partie du corps humain, alors mon système pourra produire assez d’électricité pour alimenter une lampe torche », telle est la théorie, à partir de laquelle, la jeune adolescente a bâti son projet. Et c’est ainsi qu’Ann s’est concentrée sur l’effet Peltier ou effet thermoélectrique. Il s’agit d’« un phénomène physique de déplacement de chaleur en présence d’un courant électrique. L’effet se produit dans des matériaux conducteurs de natures différentes liés par des jonctions (contacts). L’une des jonctions se refroidit alors légèrement, pendant que l’autre se réchauffe».

Effectivement, la jeune fille a eu le génie de jouer sur la différence de température de la paume de la main et celle de l’air ambiant, tout en les combinant avec les quatre carreaux Peltier, et de là à concevoir son prototype de lampe torche. Il lui a ainsi suffi d’avoir une différence de cinq degrés pour dégager 5,4 mW, ce qui est équivalent à une portée de deux mètres de luminosité.

Ainsi, pour générer cette électricité, le principe est simple : si une partie des carreaux est chauffée et l’autre est refroidie, la combinaison générera de l’électricité. Effectivement, la paume de la main va jouer le rôle du chauffage et le dissipateur de chaleur se chargera du refroidissement.

Il n’y a rien de magique là dedans, d’ailleurs Ann émet l’explication suivante : « Le corps émet 5,7 mW/cm2, mais seulement 0,5 mW est nécessaire pour produire de la lumière avec une LED […] j’ai calculé que l’être humain moyen dissipait environ 350.000 joules par heure, ou 97 watts. La surface moyenne  de la peau humaine est de 1,7 m2 ou 17.000 cm 2, de sorte que la dissipation de la chaleur est égale à 5,7 mW/cm2 [(97/17.000)*1000]. La surface utile de la paume est d’environ 10 cm2. Cela signifie que nous pourrions disposer de 57 mW. Comme l’efficacité thermique d’un carreau Peltier est de l’ordre de 10%, cela signifie que je devrais être en mesure de générer 5.7 mW directement de la paume de la main».

Les résultats viennent soutenir l’hypothèse initialement émise et confirmer que, malgré les pertes de conversions thermiques, la paume de la main reste puissante et peut fournir encore plus de lumière.

Un projet très fascinant, plein de promesses pour les économies d’énergie et pour l’environnement. D’ailleurs, Ann a tenu à le préciser : « Mon projet vise à créer une lampe torche alimentée exclusivement par la chaleur générée par la main de l’homme. À l’aide de quatre plaques Peltier et en exploitant la différence thermique entre la paume et l’air ambiant, j’ai conçu une lampe qui éclaire sans piles ni composants mobiles. Ma lampe est ergonomique, thermodynamique et ne requiert que cinq degrés de différence thermique pour fonctionner et produire jusqu’à 5,4 mW à 5 FC ».

 

 

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