Service de Physique de l'Etat Condensé

Conversion de l'énergie
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Le développement des nouvelles technologies pour l'énergie implique de maitriser les processus de conversion entre ses différentes formes (solaire, thermique, chimique, électrique, mécanique, ...),  ainsi que les procédés de stockage  :

L'énergie solaire peut être directement transformée en énergie électrique via les processus photovoltaïques et stockée dans des accumulateurs.  Elle peut aussi être directement transformée en énergie chimique (hydrogène) par photocatalyse. L'énergie électrique, quelque soit son origine, peut aussi être stochée sous la forme d'hydrogène, utilisable dans les piles à combustibles. Le rendement de conversion est directement lié à celui des processus électrochimiques associés (au cours de l'électrolyse ou à l'utilisation dans une pile). 

Les effets thermoélectriques Seebeck et Peltier permettent la conversion d'énergie thermique en énergie électrique et vice-versa. Ainsi l'on peut avec l'effet Seebeck récupérer de la chaleur perdue pour produire de l'électricité. A l'inverse, il est possible en utilisant l'effet Peltier de refroidir localement un dispositif en lui appliquant un gradient de potentiel électrique. Pendant longtemps, ces effets thermoélectriques n'ont montré que des rendements très faibles et n'ont ainsi trouvé que des applications marginales. La découverte de nouveaux matériaux prometteurs, les progrès en nanofabrication et la volonté grandissante de répondre aux impératifs d'économie d'énergie ont relancé la recherche dans ce domaine.

Physiciens et chimistes de l'IRAMIS travaillent à développer et optimiser ces différentes méthodes.

 

Plusieurs pistes sont plus particulièrement suivies par les équipes GMT et SPHYNX au SPEC :

  • étudier la conversion thermoélectrique de diverses solutions ioniques (SPEC/SPHYNX). Des valeurs particulièrement élevées du coefficient Seebeck, pouvant atteindre quelques mV/K, ont été mesurées au SPHYNX dans certaines solutions bien choisies contenant des macro-ions. Ces fortes valeurs traduisent la forte entropie portée par ces macro-ions, dont le coefficient Seebeck est une mesure directe.
  • étudier la conversion thermoélectrique dans des nanostructures (SPEC/GMT). Les valeurs typiques des coefficients thermoélectriques ainsi que leur fluctuation mésoscopique sont étudiées dans un régime quantique où la cohérence de l'électron joue un rôle. Le cas de réseaux de nanofils dopés (placés dans une configuration de transistor à effet de champ) est particulièrement étudié.
  • La description ab initio de la thermoélectricité dans les nanostructures (SPEC/GMT).

 

 

Maj : 08/01/2017 (2400)

 

 

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