Méthode innovante pour récolter efficacement la chaleur de basse température en vue d'une utilisation énergétique.
Des scientifiques de l'UNIST et de l'Université technologique de Nanyang ont mis au point une procédure de cycle électrochimique thermiquement régénératif (TREC), offrant une nouvelle approche systématique pour transformer l'énergie thermique de faible qualité en énergie pratique. En comprenant la pertinence des modes de vibration structurels, en particulier dans les molécules d'eau, ce système démontre son potentiel pour améliorer la conversion d'énergie à partir de légères variations de température. De tels développements dans les systèmes TREC pourraient potentiellement transformer l’application de chaleur de faible qualité dans les gadgets portables et les batteries secondaires.
Les chercheurs ont développé un système TREC innovant qui transforme efficacement l'énergie thermique de faible qualité en énergie pratique, en capitalisant sur les modes de vibration structurels. Cette innovation pourrait potentiellement modifier la conversion d’énergie dans les gadgets portables et les batteries secondaires.
L'équipe d'enquête, codirigée par le professeur Hyun-Wook Lee et le professeur Dong-Hwa Seo de l'École d'ingénierie énergétique et chimique de l'Institut national des sciences et technologies d'Ulsan (UNIST), en collaboration avec le professeur Seok Woo Lee de Nanyang Technological Université de Singapour, ont réalisé des progrès substantiels dans l'exploitation de sources de chaleur de faible qualité (<100 °C) pour une conversion d'énergie productive. Leurs travaux fondateurs portent sur le développement d'un système de cycle électrochimique à régénération thermique (TREC) très efficace, capable de convertir des différences mineures de température en énergie utilisable.
Les systèmes traditionnels de récupération d’énergie rencontrent des défis lorsqu’il s’agit d’utiliser efficacement des sources d’énergie thermique de faible qualité. Cependant, les systèmes TREC constituent une solution intéressante car ils intègrent une fonctionnalité de batterie avec des capacités de récupération d'énergie thermique. Dans cette recherche, l'équipe a étudié le rôle des modes de vibration structurels pour augmenter l'efficacité des systèmes TREC.
Grâce à l’analyse, les chercheurs ont découvert comment de légers changements dans les liaisons covalentes impactent les modes de vibration, influençant spécifiquement les molécules d’eau structurelles, et ont découvert que même des quantités minimes d’eau déclenchent des vibrations structurelles intenses dans le mode d’étirement A1g des ligands cyanure. Ces vibrations contribuent de manière significative à un coefficient de température (ɑ) plus élevé au sein d'un système TREC. Sur la base de ces révélations, l’équipe a conçu et exécuté un système TREC très efficace utilisant un électrolyte aqueux à base d’ions sodium.
Le professeur Hyun-Wook Lee a expliqué : « Cette recherche offre des informations précieuses sur la manière dont les modes de vibration structurels peuvent augmenter les capacités de récupération d'énergie des systèmes TREC. Elle fournit une compréhension plus approfondie des propriétés intrinsèques des analogues du bleu de Prusse influencées par ces modes de vibration, ouvrant la voie pour une meilleure conversion d’énergie.
Les systèmes TREC ont de vastes applications potentielles, en particulier dans les technologies portables et autres dispositifs où des différences de température mineures sont présentes. En capturant et en convertissant efficacement l’énergie thermique de faible qualité en énergie utilisable, les systèmes TREC présentent une voie prometteuse pour l’évolution des batteries secondaires de future génération.
La recherche a été soutenue par le Fonds de recherche 2023 de l'UNIST, le Programme individuel de recherche fondamentale en sciences et en ingénierie et le Centre national de données de recherche sur les matériaux par l'intermédiaire de la Fondation nationale de recherche (NRF) de Corée, financé par le ministère des Sciences et des TIC (MSIT).
