Une équipe de chercheurs de l’Université de Maryland, aux États-Unis, a inventé une technologie de refroidissement à base de matériau élastocalorique. Ce système serait hautement efficace, tout en répondant aux exigences en matière de lutte contre le dérèglement climatique.
La climatisation reste peu abordée dans le débat dédié au climat et à l’énergie. Cependant, ce secteur figure parmi les plus grandes préoccupations environnementales qui devraient être résolues. En effet, la plupart des technologies de refroidissement actuelles sont énergivores. Un autre fait encore plus grave est que certains systèmes conventionnels utilisent des hydrofluorocarbures (HFC). Ces derniers font partie des gaz à effet de serre fluorés à éliminer. Ces réfrigérants polluants possèdent un pouvoir de réchauffement global de milliers de fois plus élevé que celui du dioxyde de carbone. Ces dernières années, de nombreux pays s’accordent ainsi à réduire la production et l’utilisation des HFC. Pour atteindre cet objectif, des scientifiques de la A. James Clark School of Engineering de l’Université de Maryland créent un nouveau système de refroidissement élastocalorique solide, performant et écologique. Explications.
Quelles sont les particularités de ce concept révolutionnaire ?
Ichiro Takeuchi, un professeur en science et ingénierie des matériaux, a expliqué que l’on avait seulement exploité un fil de nitinol (NiTi), il y a plus de dix ans. Pourtant, cet alliage à mémoire de forme peut aussi produire un effet de refroidissement substantiel lorsqu’il est étiré. Fort de constat, ce groupe de recherche a mis au point un prototype de système refroidissant multimode avec des tubes de NiTi, résistants à la fatigue. Il est à noter que le matériau élastocalorique est capable de subir une transition de phase, libérant ou absorbant de la chaleur en fonction de l’application souhaitée.
Cette nouvelle technologie a une plage de température maximale de 22,5 K (-250,65 °C), l’une des plus importantes dans le secteur. Elle possède une puissance de refroidissement utile de 260 W. Selon les chercheurs, celle-ci propose deux modes de fonctionnement, à savoir la régénération active et le refroidissement maximal. Dans ce nouveau système, les matériaux sont conservés à l’état solide lors du processus de production de froid. Contrairement à cela, les hydrofluorocarbures se trouvant dans les dispositifs de refroidissement traditionnels passent de l’état gazeux à l’état liquide.
Quels sont les prochains travaux prévus par ces scientifiques ?
Ce groupe de chercheurs a effectué plus de dix ans de travaux en laboratoire, financés par le département de l’Énergie des États-Unis. Il est actuellement en train d’appliquer son nouveau concept à un dispositif de refroidissement. Il a réalisé un prototype qui serait assez puissant pour alimenter une cave à vin. Par ailleurs, ils comptent étendre l’utilisation de leur technologie élastocalorique solide dans les systèmes de climatisation, de chauffage et de ventilation, ainsi que dans les fenêtres. De plus, il est bon de préciser que le succès de cette étude repose sur la collaboration entre le département de science des matériaux et le centre d’ingénierie énergétique environnemental à l’Université de Maryland.
Afin d’assurer la viabilité commerciale du projet, certains critères doivent être remplis. En effet, le système doit avoir une puissance de refroidissement suffisante et une efficacité énergétique élevée. Il faut aussi considérer son coût de production, lié étroitement à la disponibilité du matériau employé. Ces ingénieurs travaillent ainsi sur le moyen de le rendre plus efficace et moins cher. Ils prévoient de remplacer le NiTi par un alliage à base de cuivre affichant un changement de température similaire sous une contrainte plus faible. Ce nouvel actionneur serait d’ailleurs plus abordable et plus durable. Il présente une longue durée de vie en fatigue, affirme le professeur Takeuchi.
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