Face à l’évolution des besoins énergétiques mondiaux et aux impératifs environnementaux, les méthodes traditionnelles de réfrigération peinent à répondre aux exigences contemporaines. Une alternative technologique pourrait cependant modifier cet état de fait, en proposant une solution à la fois plus sobre en ressources et respectueuse des écosystèmes. Les chercheurs ont récemment exploré un procédé fondé sur des cellules thermogalvaniques, dont les performances inédites suscitent un intérêt croissant dans les sphères scientifiques et industrielles.
Un système basé sur des réactions électrochimiques réversibles
Le principe repose sur l’utilisation de cellules thermogalvaniques capables de générer un effet de refroidissement via des réactions électrochimiques réversibles. Ces cellules exploitent la chaleur produite par ces réactions pour créer une puissance électrique ou, inversement, appliquent un courant externe afin de déclencher un processus de refroidissement. L’efficacité énergétique accrue a été obtenue grâce à une optimisation des composants chimiques impliqués dans cette technologie.
Jiangjiang Duan de l’université Huazhong de Wuhan, souligne l’intérêt grandissant autour d’une innovation qui pourrait s’inscrire dans divers contextes applicatifs : «La technologie thermogalvanique est en passe d’entrer dans nos vies, que ce soit sous la forme d’électricité propre ou de refroidissement à faible puissance, et les milieux de la recherche et du commerce devraient y prêter attention».
La méthode mise au point par leur équipe se distingue par son approche rationnelle et universelle dans la conception des électrolytes thermogalvaniques. En ajustant les solutés et les solvants utilisés dans la solution électrolytique, une amélioration significative de la puissance de refroidissement a été réalisée. Les ions fer dissous dans un solvant contenant des nitriles ont permis d’atteindre un gain de performance de 70 % par rapport aux solutions précédemment testées.
Des résultats prometteurs mais encore perfectibles
Les expériences menées ont permis d’obtenir un refroidissement de l’électrolyte environnant de 1,42 K, une avancée notable comparée aux capacités limitées des systèmes antérieurs, qui ne dépassaient pas 0,1 K. Ce résultat illustre le potentiel tangible du procédé, bien que des efforts supplémentaires soient requis pour garantir sa viabilité commerciale. Leur système repose sur des réactions redox impliquant des ions fer dissous, où une phase absorbe la chaleur tandis que l’autre la libère. La chaleur ainsi générée est ensuite évacuée grâce à un dissipateur thermique intégré.
Malgré ces progrès, certaines limitations demeurent. L’équipe de recherche a identifié plusieurs axes d’amélioration, notamment la conception globale du système et sa stabilité opérationnelle. Jiangjiang Duan introduit la nécessité d’approfondir les recherches pour atteindre un niveau de maturité suffisant : «Bien que notre électrolyte avancé soit commercialement viable, des efforts supplémentaires au niveau de la conception du système, de l’extensibilité et de la stabilité sont nécessaires pour promouvoir l’application pratique de cette technologie».
Vers une diversification des applications pratiques
En raison de leur adaptabilité, les dispositifs thermogalvaniques pourraient être employés dans une gamme variée de scénarios. Des appareils portables de refroidissement jusqu’aux installations industrielles, les possibilités semblent vastes. Leur faible consommation énergétique constitue un atout majeur, particulièrement dans un contexte où les économies d’énergie deviennent une priorité mondiale.
Les chercheurs travaillent actuellement sur le développement de prototypes de réfrigérateurs adaptés à différents usages, tout en cherchant à collaborer avec des entreprises innovantes pour accélérer la commercialisation.
Une attention particulière est accordée à l’exploration de nouveaux mécanismes et matériaux avancés. L’objectif consiste à améliorer davantage la performance de refroidissement thermogalvanique. En parallèle, des partenariats stratégiques sont envisagés pour transformer cette technologie en produits accessibles au grand public.
Légende illustration : Prototype de réfrigérateur thermogalvanique. Crédit : Yilin Zeng
Article : ‘Solvation entropy engineering of thermogalvanic electrolytes for efficient electrochemical refrigeration’ / ( 10.1016/j.joule.2025.101822 ) Cell Press – Publication dans la revue Joule
