De nouvelles opportunités pour convertir la chaleur résiduelle

Leur recherche utilise des matériaux non-toxiques dans la récupération de la chaleur résiduelle, tels que le Tellurure, l’étain et l’indium. "Le Tellurure a été étudié pendant des années", a déclaré Zhifeng Ren, professeur de physique à l’UH et auteur principal d’un article publié dans ‘Proceedings of the National Academy of Sciences.’ Toutefois, dans le passé, ce travail a échoué en raison de la présence de plomb dans le tellurure traditionnel (PbTe). En effet, malgré ses fortes propriétés thermoélectriques, cet élément prometteur ne pouvait être commercialisé en l’état à cause des risques d’une exposition au plomb, reconnue pour sa nocivité envers la santé humaine. Cela a donc eu pour effet de s’orienter vers un composé similaire, mais plus sûr. "Sans le plomb, il y a beaucoup plus de chances qu’il soit commercialisé", a affirmé le Pr. Zhifeng Ren.

Il existe un certain potentiel pour concevoir un dispositif capable de capter la chaleur perdue – du pot d’échappement des véhicules, des cheminées industrielles, des centrales électriques et d’autres sources – afin de la convertir en électricité et stimuler le rendement.

Le Pr. Zhifeng Ren et son équipe de recherche sont arrivés à l’UH en janvier 2013 au Collège de Boston. Il a continué ses travaux de recherches dans la thermoélectrique nanostructurée et la conversion d’énergie thermoélectrique. C’est son associée, Zhang Qian, qui a conçu l’expérience. Elle a décidé d’ajouter un autre élément, connu comme un dopant, pour modifier les propriétés électriques du Tellurure d’étain. Dans ce cas précis, elle a ajouté de l’indium afin d’augmenter les propriétés conductrices.

Ainsi, le dispositif serait en mesure de capter la chaleur du pot d’échappement d’une voiture et de la convertir en électricité dans le but d’alimenter les systèmes électroniques de la voiture. Selon le Pr. Zhifeng Ren, cela contribuerait à améliorer le kilométrage de la voiture d’environ 5%. "Même 1% tous les jours, ce serait énorme", a t-il ajouté, "compte tenu de la quantité de pétrole brut qui est consommée dans le monde entier."

Les Etats-Unis et la Chine, plus gros pays consommateurs d’énergie au monde, ont consommé respectivement 18,6 millions et 10,3 millions de barils de pétrole brut par jour en 2012, selon l’Administration américaine de l’énergie. Dans sa prévision annuelle énergétique pour les 30 prochaines années, ExxonMobil prédit que la demande mondiale en énergie augmentera de 35% d’ici 2040.

"Parce que la demande augmente, un gain d’efficacité minime soit il, peut s’avérer précieux" a précisé Zhifeng Ren. Il a également déclaré que "le processus pourrait être rendu plus efficace à l’avenir."

La capture des gaz d’échappement de la voiture pour une conversion en électricité n’est qu’un exemple dans la façon dont le process peut être utilisé. Il pourrait également être adopté dans les centrales électriques. Le chercheur a suggéré qu’il pourrait augmenter le taux de conversion des centrales à charbon de 40% à  48%. Dans d’autres installations industrielles, le gain d’efficacité pourrait atteindre les 10%.