L’épuisement des ressources énergétiques constitue une menace majeure pour le développement de la société humaine. Une quantité considérable de chaleur de basse qualité (CBQ), généralement inférieure à 100 °C, est actuellement gaspillée. Pourtant, si elle est exploitée efficacement, elle pourrait améliorer significativement l’efficacité globale de l’utilisation de l’énergie et réduire les émissions de dioxyde de carbone.
Convertir la chaleur de basse qualité en électricité
Un groupe de recherche dirigé par Junyong Hu de l’Université de Technologie de Taiyuan s’est concentré sur le développement d’un nouveau type de moteur thermique à électrodialyse inverse (REDHE). Ce dispositif peut convertir efficacement la CBQ en électricité et a émergé comme une technologie prometteuse ces dernières années.
Le REDHE intègre la distillation par diffusion à écartement d’hélium (HGDD) en tant qu’unité de séparation thermique (TS). L’équipe a utilisé un modèle mathématique validé pour analyser l’impact de divers paramètres opérationnels et structurels sur les performances du REDHE.
Optimisation des performances du REDHE
Il a été constaté que le maintien d’une molalité modérée du flux froid, l’augmentation des températures d’entrée des flux chaud et froid, l’allongement des canaux pour les flux chaud et froid, et la minimisation de l’épaisseur des écarts d’hélium peuvent améliorer significativement les performances du REDHE.
En particulier, le REDHE a atteint une efficacité maximale de conversion énergétique de 2,96 % en réduisant l’épaisseur des écarts d’hélium à 3 mm et en allongeant la longueur des canaux de flux à 5 m.
Implications environnementales et énergétiques
Cette recherche est significative car elle propose une nouvelle approche technologique pour l’utilisation efficace de la chaleur de basse qualité. Le développement du REDHE novateur contribue non seulement à atténuer les pénuries d’énergie, mais aussi à réduire les émissions de carbone.
En offrant des avantages pratiques substantiels et des bénéfices environnementaux, cette technologie favorise le développement durable de l’énergie. Les résultats obtenus par l’équipe de Junyong Hu ouvrent la voie à des applications concrètes et à une meilleure gestion des ressources énergétiques.
Article : « Reverse electrodialysis heat engine with helium-gap diffusion distillation: Energy efficiency analysis » – DOI: 10.1007/s11708-024-0947-3
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