L’invention d’un générateur qui extrait l’énergie de la chaleur à température ambiante

Bien qu’ils soient moins connus que le photovoltaïque, les générateurs thermoélectriques (TEG) constituent d’excellentes solutions pour produire de l’électricité verte. Cette technologie a vu le jour au XIX^e siècle et est surtout utilisée pour alimenter des sondes, telles que Voyager ou New Horizons, ainsi que des rovers comme Perseverance. La taille du marché des TEG devrait atteindre plus de 6,7 milliards d’euros vers la fin de l’année 2030, d’après Verified Market Reports. Ces dispositifs font aujourd’hui l’objet de nombreuses recherches visant, entre autres, à les rendre utilisables dans des applications plus courantes. Parmi les groupes de recherche qui se penchent sur cette technologie, on peut citer les scientifiques de l’Université de Kyushu. Ces derniers ont mis au point un générateur thermoélectrique fonctionnant sans gradient de température.

Un TEG fonctionnant grâce à la séparation de charge

Pour fonctionner, les générateurs thermoélectriques classiques ont besoin d’un gradient thermique, à savoir une partie à température élevée et une zone à faible température. Les électrons se déplacent dans le dispositif, depuis la surface chaude vers celle froide, générant ainsi un courant électrique. Si ce principe physique permet de produire de l’électricité verte, en récupérant la chaleur perdue, il rend la mise en œuvre des générateurs relativement complexes. En effet, ils nécessitent souvent l’utilisation de matériaux coûteux, comme le tellure de bismuth, et doivent être installés dans un environnement présentant une certaine différence de température. Pour pallier cet inconvénient, les chercheurs de l’Université de Kyushu ont décidé d’utiliser le phénomène de la séparation de charge. Ce principe permet de séparer les électrons négatifs et les « trous » d’électrons positifs, grâce à la chaleur, et de les faire déplacer dans différentes directions pour générer un courant électrique. Le dispositif mis au point par l’équipe n’a donc pas besoin de gradient thermique et peut fonctionner à température ambiante.

Des résultats qui confirment la théorie des chercheurs

Dans le but d’évaluer les performances du générateur thermoélectrique utilisant la séparation de charge, l’équipe de scientifiques de l’Université de Kyushu a procédé à des tests et les résultats de ces derniers sont plutôt prometteurs. Les chercheurs ont évalué la tension en circuit ouvert du dispositif à 384 mV, la densité de courant de court-circuit à 1,1 µA/cm² et la puissance de sortie maximale à 94 nW/cm². Certes, ces chiffres semblent être faibles, mais il faut savoir que les tests effectués sur le générateur thermoélectrique se sont déroulés à température ambiante. Dans certains environnements, il serait donc possible d’obtenir de meilleurs résultats.

Un générateur thermoélectrique conçu à base de matériaux organiques

Contrairement aux générateurs thermoélectriques qui, comme nous l’avons mentionné précédemment, sont conçus à partir de métaux coûteux, celui des chercheurs de l’Université de Kyushu est essentiellement constitué de matériaux organiques. Le dispositif est composé de 20 nm de fullerène, de 20 nm de bathocuproïne, de 320 nm de hexadécafluoro phtalocyanine de cuivre et de 180 nm de phtalocyanine de cuivre. Les différentes couches de matériaux sont disposées en escalier. L’auteur principal de l’étude, Chihaya Adachi, a déclaré qu’ils projettent d’améliorer les performances du générateur thermoélectrique, en essayant d’autres composés organiques. Il a également ajouté qu’il serait possible d’obtenir une meilleure densité de courant, en augmentant la surface du dispositif. Plus d’informations ici. Une étude encourageant pour ce dispositif encore peu répandu et plein d’avenir, qu’en pensez-vous ? Je vous invite à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .