Stimuler l'efficacité thermoélectrique

Des scientifiques financés par l'UE ont rapporté l'image la plus élevée qui soit de mérite d'un nanocomposite à alliage de base qui convertit la chaleur en énergie utile. Le développement ouvre la voie à des applications de récupération d'énergie à faible température.

Énergie

Chaque année, approximativement 15 TW de puissance thermique sont dissipés et perdus via des activités industrielles, de transports et de génération de puissance. Les générateurs thermoélectriques (GTE) qui transforment cette énergie gaspillée en électricité utile pourraient contribuer de manière importante à la production d'énergie renouvelable. Cependant, des performances matérielles ont jusqu'à présent bloqué leur développement industriel. Des scientifiques ont amélioré la performance des matériaux thermoélectriques prometteurs grâce à un financement de l'UE du projet NEAT(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) («Nanoparticle embedded in alloy thermoelectrics»). Récemment, il a été montré que les performances thermoélectriques de matériaux de ce type avec des caractéristiques structurelles nanométriques étaient trois fois supérieures à celles des matériaux conventionnels. Cependant, ces résultats ont été obtenus pour les films fins et n'étaient pas reproductibles sur des matériaux plus volumineux. NEAT a mis au point une approche de nanocomposite d'alliage de base afin d'accroître la performance des matériaux à base de silice respectueux de l'environnement qui dépassent la technologie de pointe. Ces matériaux étaient capables d'atteindre des performances thermoélectriques très élevées à des températures élevées et moyennes en faisant considérablement baisser la conductivité thermale du réseau. Notamment, en incorporant des nanoparticules bien contrôlées dans les nano-composites silice-germanium, NEAT a démontré une baisse de 40 % dans le coût de ce matériau thermoélectrique d'alliage de base. Cela était dû à la teneur inférieure en germanium, qui est coûteux et rare. Cet alliage pourrait trouver une application dans des systèmes autonomes et des capteurs thermiques. Avec une conductivité thermique considérablement plus faible que l'alliage magnésium-silicium-étain, les scientifiques ont utilisé des quantités de nanoparticules inférieures afin d'améliorer sa performance thermoélectrique. Ce matériau de matrice hôte a présenté un effet thermoélectrique le plus fort jamais rapporté pour des matériaux en masse à de faibles températures (en-dessous de 500 degrés Celsius). De nature non-toxique, il pourrait remplacer le tellurure de bismuth amplement utilisé dans le secteur automobile. NEAT a démontré la faisabilité à grande échelle de synthétisation et de frittage éco-compatible, d'alliages de la matrice hôte bon marché et abondante à l'échelle préindustrielle. Il a ainsi fait un premier pas vers l'établissement d'une chaîne d'approvisionnement solide dans l'industrie TEG embryonnaire. Pour les transports, les processus industriels et la génération de puissance en Europe seulement, NEAT estime un recouvrement de 200 TWh d'ici 2020.