Feuille de route de la conception au test. (A) Régénérateur EC avec une configuration de 10 colonnes et 14 rangées en conception REG-TI. L’encart montre la vue latérale de ce régénérateur avec fil de cuivre, film Kapton et époxy argent. (B) L’image de la configuration expérimentale pour la mesure de l’étendue de température du régénérateur EC. (C) La mesure de la plage de température avec une caméra IR. (D) La boîte chauffante avec contrôleur de température.
Une équipe d’ingénieurs de l’Institut luxembourgeois des sciences et technologies, en collaboration avec deux collègues de Murata Manufacturing Company, a développé une pompe à chaleur électrocalorique régénérative plus efficace que les climatiseurs conventionnels.
Dans leur article publié dans la revue Science, le groupe décrit la technologie et le fonctionnement des prototypes. Jaka Tušek, de l’Université de Ljubljana, en Slovénie, a publié un article Perspectives dans le même numéro de revue décrivant les principes derrière une pompe à chaleur électrocalorique et le travail effectué par l’équipe dans le cadre de ce nouvel effort.
Les climatiseurs et les réfrigérateurs conventionnels fonctionnent en comprimant les vapeurs et en leur permettant de se dilater de manière répétée, une approche à la fois inefficace et peu respectueuse de l’environnement. C’est pour cette raison que les scientifiques travaillent depuis de nombreuses années pour trouver un remplaçant approprié.
Une approche consiste à développer une pompe à chaleur électronique à semi-conducteurs. De tels dispositifs impliquent généralement d’exposer un matériau ferroélectrique à un champ électrique, déclenchant une polarisation qui modifie la température du matériau. Les appareils utilisant cette approche peuvent être conçus pour chauffer ou refroidir l’air qui les entoure. Malheureusement, malgré de nombreux efforts, une pompe à chaleur électrocalorique commercialement viable ne s’est pas concrétisée en raison de divers problèmes. L’équipe de recherche a adopté une approche basée sur les fluides et créé des prototypes de dispositifs plus efficaces que les climatiseurs conventionnels.
Pour fabriquer leur appareil, les chercheurs ont superposé des bandes de tantalate de plomb et de scandium, puis les ont placées dans une huile de silicone sélectionnée pour ses propriétés caloporteuses. L’ajout d’électricité provoque un échauffement des bandes, ce qui pousse le fluide dans un sens, puis dans l’autre sens lorsqu’il refroidit. La région de différence, ont-ils découvert, était d’environ 20°C. Pour utiliser l’appareil comme chauffage ou climatiseur, de l’huile circule dans le système. Les tests ont montré que l’appareil était capable d’atteindre 64 % de l’efficacité de Carnot, la limite théorique des appareils utilisant une telle technologie.
L’équipe de recherche reconnaît que des travaux supplémentaires sont nécessaires pour atteindre de telles efficacités dans un environnement réel.
Plus d’information:
Junning Li et al, Performances de refroidissement élevées dans une pompe à chaleur électrocalorique à double boucle, Science (2023). DOI : 10.1126/science.adi5477
Jaka Tušek, Une pompe à chaleur à semi-conducteurs très efficace, Science (2023). DOI : 10.1126/science.adl0804
© 2023 Réseau Science X
Citation: Une pompe à chaleur électrocalorique plus efficace que les climatiseurs classiques (17 novembre 2023) récupéré le 17 novembre 2023 sur
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