De l'électricité à partir de la chaleur industrielle perdue
L'ENA est un phénomène physique qui se produit lorsqu'un matériau conducteur est à la fois soumis à un champ magnétique et à un gradient de température. Certains appareils simples et bon marché pourraient exploiter cet effet pour produire de l'électricité à partir de chaleur résiduelle, augmentant ainsi leur rendement énergétique de 20 %. Le projet THERMO-SPIN (Thermoelectric power generation from anomalous Nernst effect based on rare earth free hard magnetic materials), financé par l'UE, s'est penché sur la question. L'équipe a étudié les effets quantiques et mécaniques responsables de l'ENA en testant plusieurs métaux et alliages magnétiques. Les chercheurs ont aussi examiné plusieurs structures magnétiques simples et inhabituelles sous la forme de couches minces. Le but visait à comprendre l'ENA. Les scientifiques ont d'abord fabriqué l'appareil permettant de mesurer les gradients de température sur une large plage magnétique une grande échelle de température. Les travailleurs ont résolu le problème des mesures ambiguës à l'aide d'une approche calorimétrique afin de déterminer le flux de chaleur en lieu et place de la température réelle. La technique a ensuite été vérifiée et les mesures ont validé les données théoriques pour les matériaux testés. La deuxième phase de l'étude a consisté en la sélection d'un alliage ferromagnétique inhabituel en vue de son intégration à une structure en couche mince. À un certain point de compensation en température, l'important effet Hall anormal change de signe. L'équipe a étudié le phénomène plus en profondeur en présence et en l'absence de gradient de température. L'équivalent thermique d'ENA reste faible, ce qui requiert des analyses complémentaires. Globalement, le projet a établi qu'il existait des méthodes pour exploiter la chaleur résiduelle au-delà de celles figurant dans la littérature. Toutefois, ces travaux sont encore à leurs prémisses et l'effet doit être considérablement augmenté avant qu'une application pratique ne soit envisageable. Le projet THERMO-SPIN a contribué à une meilleure compréhension du phénomène ENA. Les travaux ont ouvert la voie à une application pratique qui pourrait contribuer à la réalisation des objectifs de l'UE en matière d'énergie.
Mots‑clés
Électricité, chaleur résiduelle, effet Nerst anormal, champ magnétique, écart de température, THERMO-SPIN
