Quels sont les différents types de matériaux thermoélectriques?
Le processus thermoélectrique est la conversion directe de la chaleur en électricité et inversement lors du chauffage ou du refroidissement d'un objet. Les matériaux thermoélectriques peuvent être utilisés pour mesurer les changements de température, modifier la température réelle d'un objet et générer une charge électrique pouvant être utilisée pour générer de l'énergie. En 2011, les matériaux thermoélectriques étaient trop inefficaces pour être utiles, mais les ingénieurs du secteur de l'automobile tentent de les utiliser pour récupérer l'énergie thermique perdue d'un véhicule et la transformer en électricité utilisable. Les chercheurs tentent d’accroître l’efficacité des matériaux thermoélectriques pour les rendre plus économiques, de sorte qu’ils puissent être utilisés pour créer des réfrigérateurs, des climatiseurs et des appareils à faible coût et plus efficaces, nécessitant un refroidissement.
Les processus thermoélectriques sont dus à l'effet Peltier, qui est le refroidissement et le chauffage de jonctions opposées dans des circuits électriques contenant des semi-conducteurs dissemblables. Les matériaux thermoélectriques peuvent être utilisés pour créer des dispositifs de refroidissement ou pour assurer la réfrigération. L'un des matériaux thermoélectriques couramment utilisés aujourd'hui est le tellurure de bismuth, un composé onéreux pouvant coûter jusqu'à 1 000 dollars US (USD) / livre (2 000 USD / kg). Bien préparé, ce matériau thermoélectrique produit des changements de température fiables entre -10 et 130 degrés C (14 et 266 ° F). Les systèmes thermoélectriques fonctionnent de manière fiable et précise sans le bruit des systèmes de chauffage, de refroidissement et de réfrigération classiques et sans chlorofluorocarbures (CFC), nocifs pour l'environnement.
Depuis plusieurs années, la NASA (Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace) exploite la puissance des matériaux thermoélectriques pour alimenter les sondes spatiales les plus profondes de l'espace, si loin du soleil que les panneaux solaires sont inutiles. Le processus implique l'inclusion de matière nucléaire dans un générateur thermique de radio-isotopes, dans lequel la décroissance radiologique produit de l'énergie thermique qui est ensuite convertie en électricité pour alimenter la sonde. C'est le même processus que les ingénieurs du secteur de l'automobile tentent de tirer de la chaleur dégagée par les moteurs de voiture, une chaleur pouvant être convertie en électricité pour alimenter la voiture.
La recherche et le développement sur les matériaux thermoélectriques sont menés par le Energy Frontier Research Center du Massachusetts Institute of Technology (MIT). Des chercheurs et des scientifiques ont fait des découvertes assez importantes, telles que le couplage de désordres thermiques et de structures électroniques à température finie. Les défis actuels dans ce domaine consistent à identifier ou à synthétiser de nouveaux matériaux, encore non découverts, dotés de capacités thermoélectriques plus efficaces. Les progrès dans ce domaine pourraient permettre de développer des matériaux générant de l'électricité à partir de chaleur résiduelle, offrant ainsi une solution énergétique globale durable.