Alimenter les voitures avec la chaleur perdue
Les convertisseurs thermoélectriques utilisent une paire de cellules thermoélectriques semi-conductrices pour convertir l'énergie thermique en énergie électrique. Ces convertisseurs se basent sur l'effet Seebeck, un phénomène qui crée une tension lorsque les jonctions de deux matériaux différents sont maintenues à des températures différentes. Les coûts d'assemblage élevés et l'utilisation de tellurure de bismuth qui est à la fois cher et toxique sont des obstacles pour sortir les dispositifs électroniques des marchés de niche (comme les systèmes de refroidissement des équipements électroniques) et devenir une technologie courante. Le projet NANOHITEC (Nano-structured high-efficiency thermo-electric converters) a travaillé sur ces problèmes en se concentrant sur le développement de convertisseurs thermoélectriques à haut rendement basés sur une technologie multicouches pouvant être produite en masse, en utilisant des matériaux non-toxiques largement disponibles. Le travail expérimental sur les nanostructures thermoélectriques a été complété par des activités de modélisation au niveau atomique. Des outils d'analyse ont permis à l'équipe de décrire et expliquer le transport d'électricité et de chaleur dans les matériaux thermoélectriques à base d'alliages silicium-germanium. Les résultats ont montré que les canaux porteurs peuvent augmenter de manière significative l'efficacité matérielle de la conversion de chaleur en électricité. En utilisant une variante de la pulvérisation magnétron, les chercheurs ont produit des nanostructures à l'aide de films minces de silicium et de germanium, ainsi que de films de différents carbures de bore. Des taux de dépôt élevés ont permis de produire des films denses hautement cristallins. Outre la pulvérisation magnétron, les chercheurs ont expérimenté d'autres techniques de synthèse pour produire des films de carbure de bore. En particulier, l'utilisation du frittage par plasma à étincelle a permis d'obtenir des nanoparticules de carbure de bore avec une petite croissance des grains. La technique de coulage en bande avec des mélanges de poudre de carbure de bore constitue une autre alternative. Le projet NANOHITEC a été initié pour améliorer les processus de dépôt de matière pour le développement de convertisseurs thermoélectriques permettant d'alimenter des voitures de manière efficace avec la chaleur perdue. Les nouveaux procédés de dépôt industriel de matériaux thermoélectriques développés dans le cadre du projet NANOHITEC peuvent constituer le début d'une nouvelle génération de dispositifs thermoélectriques bon marché et plus respectueux de l'environnement basés sur des matériaux non toxiques et non rares.
Mots‑clés
Chaleur perdue, automobiles, convertisseurs thermoélectriques, NANOHITEC, nanostructures, pulvérisation magnétron
