L’invention d’une pompe à chaleur « électrocalorique » dotée de performances de refroidissement élevées

Les appareils de réfrigération tels que les climatiseurs, les congélateurs et les pompes à chaleur font partie intégrante de notre quotidien. Pourtant, il s’agit de dispositifs particulièrement énergivores. Selon les statistiques, ils représentent près de 20 % de la consommation d’électricité au niveau mondial. Pour fonctionner, la plupart repose sur un processus connu sous le nom de compression mécanique de vapeur (CMV), qui est loin d’être efficace. De plus, ce mécanisme nécessite l’utilisation d’un réfrigérant fluoré dangereux pour l’environnement. Résultat : les appareils de refroidissement conventionnels sont responsables de près de 10 % des émissions totales de gaz à effet de serre à l’échelle planétaire.

Une pompe à chaleur à semi-conducteurs innovante

Face à ce danger, un groupe de recherche dirigé par Junning Li du Luxembourg Institute of Science and Technology a mis au point une pompe à chaleur électrocalorique qui promet une efficacité élevée tout en étant plus respectueuse de l’environnement. Pour décrire leur invention ainsi que l’approche qu’ils ont mise en œuvre, les chercheurs ont publié un article dans la revue Science. En fait, les pompes à chaleur à semi-conducteurs ne sont plus une nouveauté. Les travaux de recherche visant à rendre cette technologie opérationnelle sont nombreux. Contrairement aux climatiseurs classiques, ces appareils de refroidissement n’utilisent pas de réfrigérants liquides. Au lieu de cela, ils incorporent des matériaux dits caloriques.

Une approche basée sur des fluides

Ces matériaux ont la particularité de changer de température sous l’effet d’un champ magnétique ou électrique ou encore par déformation mécanique. Ils peuvent donc être utilisés pour chauffer ou refroidir l’air qui les entoure. Malheureusement, pour l’heure, le concept des pompes à chaleur à semi-conducteurs est loin d’être commercialement viable en raison de diverses contraintes technologiques que les scientifiques devront d’abord surmonter. Dans le cadre de ce nouveau projet, les chercheurs ont alors misé sur une approche impliquant l’utilisation de fluides.

Un rendement impressionnant

Le dispositif qu’ils ont créé est constitué de bandes de tantalate de plomb et de scandium posées les unes sur les autres. Celles-ci ont ensuite été immergées dans de l’huile de silicone. Sous l’effet de l’énergie électrique, la température des bandes augmente, poussant le fluide dans une direction, puis dans l’autre sens lorsqu’il refroidit. L’équipe a relevé une différence de température de 20,9 kelvins entre les deux phases. Par ailleurs, les essais ont montré que le système était en mesure d’atteindre 64 % de l’efficacité de Carnot, soit la limite théorique pour les dispositifs de refroidissement électrocalorique.

« Notre refroidisseur électrocalorique atteint une plage de température maximale de 20,9 Kelvins et une puissance de refroidissement maximale de 4,2 watts à un champ électrique modéré de 10 volts par micromètre », a expliqué Junning Li. Toutefois, avant de pouvoir atteindre le marché, cette technologie de refroidissement novatrice devra d’abord faire l’objet de recherches plus approfondies. Plus d’infos : science.org. Que pensez-vous de cette invention ? Nous vous invitons à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .