réfrigération
— Andrey_Popov / Shutterstock.com

Une équipe de scientifiques américains a mis au point un nouveau matériau à changement de phase, à même d’offrir une réfrigération plus efficace et respectueuse de l’environnement.

Des systèmes plus respectueux de l’environnement

Les systèmes de climatisation et de réfrigération actuels fonctionnent par compression de vapeur, où un réfrigérant passe de l’état liquide à l’état gazeux. Sous sa forme liquide, le réfrigérant absorbe la chaleur d’une pièce ou d’un espace et se transforme en vapeur, qui est ensuite comprimée et condensée pour redevenir liquide, transférant ainsi la chaleur. Le liquide finit par retourner dans l’évaporateur et le cycle recommence.

Problème de taille : de tels dispositifs sont extrêmement énergivores et les réfrigérants utilisés de puissants gaz à effet de serre lorsqu’ils s’échappent dans l’atmosphère. Pour une réfrigération plus respectueuse de l’environnement, les chercheurs utilisent notamment des matériaux à changement de phase, passant de l’état solide à l’état liquide plutôt que de l’état liquide à l’état gazeux.

Si un tel changement est généralement provoqué par des forces telles que la pression, la torsion, le magnétisme ou les champs électriques, dans le cadre de travaux publiés dans la revue Science, les chercheurs du Berkeley Lab ont mis au point un nouveau matériau s’appuyant sur un déclencheur différent : le flux d’ions.

L’ajout d’ions au nouveau matériau à changement de phase le fait fondre et absorber de la chaleur, tandis que le retrait des ions entraîne sa cristallisation et la libération de la chaleur stockée — © Jenny Nuss / Berkeley Lab

Le refroidissement ionocalorique

Présenté dans la revue Science, celui-ci se compose d’un sel d’iode et de sodium, ainsi que d’un solvant organique appelé carbonate d’éthylène. Lorsqu’un courant est appliqué au matériau solide, des ions lui sont ajoutés et il fond, absorbant la chaleur de son environnement. À l’inverse, lorsque des ions lui sont retirés, il se recristallise en un solide, libérant la chaleur emmagasinée.

Différentes expériences ont démontré l’efficacité du « refroidissement ionocalorique » : l’application d’une tension de 0,22 volt seulement a entraîné un changement de température de de 25 °C, soit des performances bien supérieures à celles des autres systèmes de refroidissement à changement de phase.

Aussi prometteuse se révèle cette approche en matière d’efficacité, de respect de l’environnement et de coût, ses concepteurs rappellent qu’elle se trouve actuellement à un stade de développement précoce. Les prochaines étapes consisteront à déterminer dans quelle mesure elle pourrait être mise à l’échelle, et à tester d’autres matériaux présentant des propriétés similaires.

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