Une équipe de chercheurs a réalisé des progrès significatifs dans l’exploitation de sources de chaleur de faible qualité pour une conversion énergétique efficace. Leur travail novateur se concentre sur le développement d’un système TREC (Thermally Regenerative Electrochemical Cycle) hautement performant capable de convertir de faibles différences de température en énergie utilisable.
Les défis des systèmes de récupération d’énergie conventionnels
Les systèmes de récupération d’énergie conventionnels rencontrent des difficultés pour utiliser efficacement les sources de chaleur de faible qualité. Cependant, les systèmes TREC offrent une solution intéressante car ils intègrent la fonctionnalité de batterie avec les capacités de récupération d’énergie thermique.
Dans cette étude, l’équipe de recherche, dirigée conjointement par le professeur Hyun-Wook Lee et le professeur Dong-Hwa Seo de l’École d’énergie et de génie chimique de l’Institut national des sciences et technologies d’Ulsan (UNIST), en collaboration avec le professeur Seok Woo Lee de l’Université technologique de Nanyang à Singapour, a étudié le rôle des modes de vibration structurelle pour améliorer l’efficacité des systèmes TREC.
Les vibrations structurelles et leur impact sur les systèmes TREC
En analysant comment les changements dans les liaisons covalentes influencent les modes de vibration – affectant spécifiquement les molécules d’eau structurelles – les chercheurs ont découvert que même de petites quantités d’eau induisent de fortes vibrations structurelles dans le mode d’étirement A1g des ligands cyanure. Ces vibrations contribuent de manière significative à un coefficient de température (ɑ) plus important au sein d’un système TREC.
Sur la base de ces informations, l’équipe a conçu et mis en œuvre un système TREC très efficace en utilisant un électrolyte aqueux à base d’ions sodium.
Les implications de cette étude
« Cette étude fournit des informations précieuses sur la manière dont les modes de vibration structurelle peuvent améliorer les capacités de récupération d’énergie des systèmes TREC », a expliqué le professeur Hyun-Wook Lee. « Nos résultats approfondissent notre compréhension des propriétés intrinsèques des analogues du bleu de Prusse régulées par ces modes de vibration, ouvrant de nouvelles possibilités pour une meilleure conversion de l’énergie. »
Les applications potentielles des systèmes TREC sont vastes, en particulier dans les technologies portables et autres dispositifs où de faibles différentiels de température existent. En capturant et en convertissant efficacement la chaleur de faible qualité en énergie utilisable, les systèmes TREC offrent une voie prometteuse vers le développement de batteries secondaires de nouvelle génération.
Focus sur les systèmes TREC
Le système TREC (Thermally Regenerative Electrochemical Cycle) est une technologie innovante qui permet de convertir de faibles différences de température en énergie utilisable. Il s’agit d’une approche prometteuse pour exploiter les sources de chaleur de faible qualité (<100 °C) et les transformer en énergie électrique.
Les systèmes TREC intègrent la fonctionnalité de batterie avec les capacités de récupération d’énergie thermique. Ils sont particulièrement intéressants pour les applications où de faibles différentiels de température existent, comme les technologies portables et autres dispositifs électroniques.
L’un des aspects clés de la recherche sur les systèmes TREC est l’étude des modes de vibration structurelle pour améliorer leur efficacité. Les chercheurs ont découvert que les vibrations structurelles, induites par de petites quantités d’eau, contribuent de manière significative à un coefficient de température (ɑ) plus important au sein d’un système TREC. Sur la base de ces informations, des systèmes TREC très efficaces peuvent être conçus en utilisant des électrolytes aqueux à base d’ions sodium.
En synthèse
Les résultats de cette étude ont été publiés en ligne dans la version avancée d’Advanced Materials le 3 juillet 2023, avant leur publication officielle. Cette recherche a reçu le soutien du Fonds de recherche 2023 de l’UNIST, du Programme de recherche individuelle en sciences et ingénierie de base et du Centre national de recherche sur les données des matériaux par l’intermédiaire de la Fondation nationale de recherche (NRF) de Corée, financée par le ministère de la Science et des TIC (MSIT).
Légende illustration principale : Le professeur Hyun-Wook Lee (à gauche) et son équipe de recherche de l’école d’énergie et de génie chimique de l’UNIST. (Crédit : UNIST)
Article : « Enhancing Efficiency of Low-Grade Heat Harvesting by Structural Vibration Entropy in Thermally Regenerative Electrochemical Cycles » –
Journal Reference / Ahreum Choi, You-Yeob Song, Juyoung Kim, et al., “Enhancing Efficiency of Low-Grade Heat Harvesting by Structural Vibration Entropy in Thermally Regenerative Electrochemical Cycles,” Adv. Mater., (2023).
