Un réfrigérant à l’état solide pour un refroidissement plus écologique
Aussi utiles que soient les réfrigérateurs et les climatiseurs, les gaz qu’ils utilisent comme réfrigérants peuvent s’échapper dans l’atmosphère et contribuer au changement climatique. Maintenant, des ingénieurs de Harvard ont fait la démonstration d’un nouveau prototype de dispositif de refroidissement qui utilise un matériau à l’état solide comme réfrigérant.
Un réfrigérant à l’état solide
Les appareils tels que les réfrigérateurs et les climatiseurs tirent leur puissance de refroidissement des cycles de changement de phase d’un matériau. Sous sa forme gazeuse, le réfrigérant, généralement un hydroflurocarbure (HFC), absorbe la chaleur de son environnement, refroidissant ainsi l’intérieur d’un réfrigérateur.
Ce gaz passe ensuite dans un compresseur qui le comprime, le transformant en liquide et libérant la chaleur stockée, qui est évacuée à l’extérieur. Une fois la pression retombée, le liquide peut se dilater pour redevenir un gaz et recommencer le cycle. C’est ce qu’on appelle l’effet barocalorique.
Il s’agit d’un processus efficace qui nous a bien servi pendant des décennies, mais ces HFC peuvent s’échapper des appareils pendant leur utilisation, s’ils sont endommagés, et lorsqu’ils sont déplacés ou éliminés. Une fois dans l’atmosphère, ils constituent un facteur de changement climatique plus puissant que le CO2.
Un matériau appelé halogénure métallique
Les réfrigérants solides qui peuvent encore subir l’effet barocalorique pourraient permettre de résoudre ce problème. Cette nouvelle étude a permis de découvrir un matériau appartenant à la classe des pérovskites à halogénure métallique, qui s’impose déjà comme une nouvelle génération de matériaux pour les cellules solaires.
Dans ce cas, ce matériau peut être utilisé pour le refroidissement de la même manière que ceux qui passent de la phase liquide à la phase gazeuse, sauf qu’il reste solide pour les deux phases.
Le secret de ces solides barocaloriques réside dans leur structure atomique. Normalement, ils sont constitués de longues chaînes flexibles de molécules désordonnées et quelque peu souples, mais sous pression, ils se raidissent pour atteindre un état plus ordonné, ce qui libère de la chaleur.
Si la pression est relâchée, elles peuvent à nouveau absorber la chaleur de leur environnement. Bien que ces deux états soient solides, l’équipe compare la transition à la fonte partielle de la cire.
L’équipe a démontré cette idée à l’aide d’un prototype. Le réfrigérant solide est intégré dans un tube métallique, avec un liquide inerte comme l’eau ou l’huile. Un piston hydraulique applique une pression au liquide, qui la transmet à son tour au réfrigérant. Le liquide permet également de transférer la chaleur hors du système.
Certains problèmes doivent être réglés
Ce système est prometteur, mais l’équipe indique qu’il reste quelques problèmes à régler. D’une part, les pressions impliquées sont possibles avec l’hydraulique, mais sont un peu trop élevées pour les appareils grands publics – environ 2 900 psi, contre les 150 psi d’une climatisation classique. D’autres matériaux spécifiques pourraient également mieux conduire la chaleur.
Cette nouvelle recherche a été présentée lors de la réunion d’automne de l’American Chemical Society, et la présentation de l’équipe peut être vue dans la vidéo ci-dessous.
Source : American Chemical Society
Crédit photo : Depositphotos