Présentation
RÉSUMÉ
Les réfrigérateurs et générateurs thermoélectriques font partie des nouveaux modes de réfrigération ou de production d’électricité verte. Dans le contexte actuel de crise environnementale, ces dispositifs sont donc envisagés pour de la climatisation ou de la production d'électricité à partir de chaleur perdue. Cependant, les matériaux qui les constituent incorporent des éléments chimiques rares ou bien présentent des performances insuffisantes pour permettre le développement de toutes les applications envisagées. Aussi, la recherche vise à en découvrir de nouveaux et il est ainsi proposé dans cet article un état de l’art des matériaux thermoélectriques.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l'articleAUTEUR(S)
-
Eric ALLENO : Chercheur CNRS - Univ. Paris-Est Créteil, Institut de Chimie et des Matériaux Paris-Est, Thiais, France
-
David BERARDAN : Enseignant-Chercheur - Univ. Paris Saclay, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay, France
-
Martin BRINKMANN : Chercheur CNRS - Institut Charles Sadron, Strasbourg, France
-
Christophe CANDOLFI : Enseignant-chercheur - Institut Jean Lamour, Nancy, France
-
Emmanuel GUILMEAU : Chercheur CNRS - Laboratoire CRISMAT, CNRS, Normandie Univ, ENSICAEN, Caen, France
-
Bertrand LENOIR : Enseignant-chercheur - Institut Jean Lamour, Nancy, France
INTRODUCTION
Les générateurs, ou les réfrigérateurs, thermoélectriques (TE) sont des dispositifs tout-solide qui permettent respectivement de convertir de la chaleur en électricité, ou de pomper de la chaleur. Leurs rendements de conversion de l’énergie (~ 10 % en génération ou ~ 150 % en réfrigération) ne leur permettent pas de concurrencer les systèmes classiques, tels qu’une turbine à vapeur couplée à un alternateur (33 %) ou un réfrigérateur à compression (300 %). En revanche, ils peuvent être utilisés dans des systèmes de recyclage de la chaleur résiduelle de systèmes à combustion (moteurs thermiques, fours, etc.) pour améliorer leur rendement global, ou dans des systèmes de climatisation sans gaz frigorigène à effet de serre.
Ce sont des systèmes compacts, silencieux et, surtout, qui ne requièrent aucune maintenance du fait de l’absence de pièces mobiles. Ils peuvent être miniaturisés et intégrés à une puce électronique, pour la refroidir, à un capteur, pour l’alimenter, ou, au contraire, déployés comme des panneaux photovoltaïques, pour générer de l’électricité à partir d’une source de chaleur étendue. Ils font donc partie des nouveaux modes de réfrigération ou de production d’électricité verte qui pourraient contribuer à la transition énergétique que notre société cherche à mettre en œuvre.
Les matériaux actuellement utilisés dans des dispositifs TE ont été découverts au milieu du XX e siècle. Ils incorporent pour la plupart des éléments chimiques rares, ou présentent des performances insuffisantes pour alimenter le marché des nouvelles applications envisagées.
Depuis 1995, sous la pression des préoccupations environnementales croissantes concernant les gaz à effets de serre, de nouveaux matériaux ont émergé. Ils sont fondés sur de nouveaux concepts, tels les matériaux à structure cristallographique complexe, ou les matériaux nanostructurés. Parmi ces matériaux, plusieurs possèdent des propriétés thermoélectriques intéressantes pour des applications en génération d’électricité.
Cet article présente un état de l’art, en abordant la question des performances TE des matériaux, ainsi que les questions relatives à leur stabilité, notamment thermomécanique et vis-à-vis de l’oxydation par le milieu ambiant, autant d’aspects essentiels pour garantir la fiabilité qu’exigent les applications.
Cet article est réservé aux abonnés. Il vous reste 92 % à découvrir.
Déjà abonné ? Se connecter
MOTS-CLÉS
Réfrigération | semiconducteurs | Propriétés de transport | Génération d’électricité
VERSIONS
Il existe d'autres versions de cet article :
- Version archivée 1 de juin 2009 par Claude GODART
DOI (DIGITAL OBJECT IDENTIFIER)
Matériaux thermoélectriques - Science, technologie et applications
Effets thermoélectriques et technologie
Sources bibliographiques
Cet article est réservé aux abonnés. Il vous reste 92 % à découvrir.
Déjà abonné ? Se connecter
Article inclus dans l'offre
"Matériaux fonctionnels - Matériaux biosourcés"
(
226 articles
)
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques.
Quiz, médias, tableaux, formules, vidéos, etc.
Opérationnels et didactiques, pour garantir l'acquisition des compétences transverses.
Un ensemble de services exclusifs en complément des ressources.
