Des ingénieurs mettent au point un matériau hautement efficace qui convertit la chaleur résiduelle en énergie
Ce matériau thermoélectrique serait le plus efficace à ce jour.
Séléniure d’étain purifié sous forme de pastilles. Northwestern University
Une équipe de chercheurs de la Northwestern University et de la Seoul National University a mis au point un matériau thermoélectrique extrêmement performant sous une forme pratique, et il pourrait être le plus efficace à ce jour, selon un communiqué de presse.
Après avoir éliminé un problème d’oxydation qui avait réduit les performances lors de tests précédents, les chercheurs ont pu obtenir un taux de conversion élevé, comme le décrit l’étude publiée dans la revue Nature Materials. Ce nouveau matériau, le séléniure d’étain purifié sous forme polycristalline, possède toutes les qualités requises pour devenir un matériau viable pour convertir la chaleur résiduelle en électricité.
Comment les systèmes thermoélectriques produisent de l’électricité
La thermoélectricité est un fascinant mécanisme à double sens qui convertit les variations de température en tension électrique et vice versa. Si les dispositifs thermoélectriques sont utilisés dans certains cas, comme le rover Persévérance de la NASA sur Mars, ces applications sont peu nombreuses.
Ces dispositifs n’ont pas décollé comme les cellules solaires en raison des obstacles considérables à la production de bons dispositifs. “Nous nous concentrons sur la mise au point d’un matériau qui serait peu coûteux et très performant et qui propulserait les dispositifs thermoélectriques vers une application plus répandue”, explique Mercouri Kanatzidis, auteur correspondant de l’étude et spécialiste de la conception de nouveaux matériaux.
Pour faire simple, les systèmes thermoélectriques produisent de l’électricité en utilisant un gradient de température. Lorsqu’une face d’un matériau spécial est chauffée, les électrons commencent à se déplacer de la face la plus chaude vers la face la plus froide, ce qui entraîne la production d’un courant électrique. En utilisant cette technologie, les scientifiques pourraient un jour contribuer à recycler l’énergie qui serait autrement gaspillée sous forme de chaleur dans les appareils électroniques, les centrales électriques et les moteurs.
Le nouveau matériau
En thermoélectricité, l’efficacité de la conversion de la chaleur perdue est indiquée par son “facteur de mérite”, un nombre connu sous le nom de ZT. Plus ce chiffre est élevé, meilleur est le taux de conversion, et dans cette récente étude, les chercheurs affirment avoir atteint un ZT record de 3,1.
“Cela ouvre la voie à la construction de nouveaux dispositifs à partir de pastilles de séléniure d’étain polycristallin et à l’exploration de leurs applications”, explique M. Kanatzidis.
Par exemple, le matériau thermoélectrique pourrait être utilisé dans l’industrie automobile, où un pourcentage substantiel de l’énergie potentielle de l’essence s’échappe des gaz d’échappement, ou dans les industries manufacturières lourdes telles que la fabrication de verre et de briques, les raffineries, les centrales électriques au charbon et au gaz.
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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche
