Des chercheurs développent des matériaux hybrides pour un stockage d’énergie thermique plus efficace
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Les « salogels » combinent des hydrates de sel et des structures polymères pour stocker la chaleur de manière fiable, avec des applications potentielles dans les bâtiments à haute efficacité énergétique, les batteries, les fenêtres intelligentes et l’électronique.
Le chauffage et la climatisation des bâtiments représentent une part importante de la consommation énergétique mondiale. Des chercheurs de l’université Texas A&M développent une nouvelle classe de matériaux hybrides qui pourraient permettre de stocker l’énergie thermique plus efficacement pour une utilisation dans les bâtiments et d’autres technologies.
Ces matériaux, que l’équipe de recherche du Département de science et génie des matériaux nomme salogels, associent des hydrates de sels inorganiques à des structures polymères. Les hydrates de sels peuvent stocker d’importantes quantités d’énergie thermique, absorbant la chaleur durant la journée et la restituant lorsque les températures baissent. Ils sont également très résistants à la combustion. Leur principal inconvénient réside dans leur fragilité : ils peuvent fuir et se dégrader après une utilisation répétée. L’intégration d’un réseau ou d’une structure polymère permet de résoudre nombre de ces problèmes sans compromettre leur capacité de stockage.
« Les salogels marquent une évolution majeure : on passe du simple stockage de chaleur à la conception de matériaux multifonctionnels combinant stockage et conversion d’énergie thermique », explique le Dr Kartik Kumar Rajagopalan, chercheur au Soft Matter Facility (SoMF) de l’université Texas A&M . « En comprenant les interactions entre les polymères et les hydrates de sel à l’échelle moléculaire, nous pouvons concevoir des matériaux aux propriétés adaptées aux applications énergétiques concrètes. »
Rajagopalan a dirigé les recherches sous la direction de la Dre Svetlana A. Sukhishvili, professeure et directrice du SoMF. Ces travaux ont fait la une de la revue ACS Applied Materials & Interfaces . Le Dr Peiran Wei , responsable des installations du SoMF et chercheur principal, a conçu l’illustration de couverture – un salogel en forme d’ourson gélifié – pour le numéro du 10 juin.
Ces travaux s’appuient sur plusieurs années de recherche menées par l’équipe de Sukhishvili sur les interactions entre les polymères et les hydrates de sel. L’une des principales découvertes a été que le réseau polymère modifie la cristallisation des hydrates de sel et contribue à prévenir la surfusion. Ces résultats pourraient alimenter un futur outil d’apprentissage automatique permettant de concevoir de nouveaux matériaux aux propriétés sur mesure.
Outre les applications dans le bâtiment, l’équipe explore des domaines tels que les batteries et l’électronique de régulation thermique, les fenêtres intelligentes, les revêtements antigivre, les supercondensateurs et les systèmes de conversion d’énergie.