Les chercheurs récupèrent la chaleur résiduelle de bas niveau

Publié par Isabelle le 04/01/2015 à 00:00
Source: Europa
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Densité d'énergie de quelques accumulateurs. Illustration: Wikimedia Commons
Les chercheurs ont sans doute découvert une méthode efficace pour récupérer la chaleur résiduelle à bas niveau comme électricité à l'aide de batteries d'ammoniac réversibles.

La chaleur résiduelle de bas niveau est un artéfact de nombreuses méthodes de production d'électricité. Dans les voitures (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...), la chaleur résiduelle produite en hiver est détournée pour faire fonctionner le système de chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un...) du véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un...), mais en été, la même chaleur résiduelle est libérée dans l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...). Les centrales nucléaires, de charbon et autres ont besoin d'une chaleur élevée pour produire l'électricité, mais après la production d'électricité, la chaleur résiduelle superflue est réacheminée aux tours de refroidissement pour se dissiper.

Des chercheurs de l'université de l'État de Pennsylvanie aux États-Unis souhaitent capturer cette chaleur résiduelle afin de produire davantage d'électricité. L'équipe utilise une batterie thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...) régénérative à base d'ammoniac composée d'électrodes de cuivre avec un ajout d'ammoniac juste à l'anolyte; l'électrolyte entourant l'anode.

Fang Zhang, un post-doctorant en génie environnemental de Penn State explique la procédure: "La batterie durera jusqu'à la réaction utilise l'ammoniac nécessaire pour la formation du complexe dans l'électrolyte à proximité de l'anode ou épuise les ions de cuivre dans l'électrolyte à proximité de la cathode. Ensuite, la réaction cesse." En exploitant la chaleur perdue provenant d'une source extérieure, les chercheurs distillent l'ammoniac du fluide utilisé dans la chambre d'anolyte de la batterie puis la recharge dans la chambre de la cathode de la batterie. La vapeur liquide d'ammoniac peut convertir l'énergie thermique en énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il...) dans la batterie.

Science Daily rapporte les dires de Bruce E. Logan, professeur Kappe du département de génie environnemental à Penn State: "L'utilisation de la chaleur résiduelle pour la production d'énergie permettrait la production d'électricité supplémentaire sans consommation supplémentaire de combustibles fossiles. Les batteries thermiquement régénératrices sont une façon neutre en carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) de stocker et de transformer la chaleur résiduelle en électricité à un coût potentiellement plus faible que les dispositifs à l'état solide."

Selon le rapport des chercheurs publié dans le numéro actuel de Energy and Environmental Science: "Nous présentons ici une batterie thermique régénérative à base d'ammoniac très efficace, peu coûteuse et évolutive où le courant électrique est produit à partir de la formation de complexe d'ammoniac de cuivre... Si nécessaire, la batterie peut être déchargée de façon que l'énergie chimique stockée soit convertie efficacement en énergie électrique."

Engineering.com se souvient des problèmes des méthodes précédentes liés à la récupération de chaleur résiduelle à bas niveau: "La quantité d'énergie produite dans, par exemple, un système utilisant de l'eau salée et moins salée pour produire de l'électricité, était trop faible par rapport à la quantité d'eau utilisée. Le système de batterie à régénération thermique à base d'ammoniac peut convertir environ 29 pour cent de l'énergie chimique contenue dans la batterie en électricité et peut à l'avenir être optimisée."

D'après les nouvelles de Penn State, les chercheurs ont produit une densité de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) d'environ 60 watts par mètre carré (Le mètre carré (symbole m²) est l'unité d'aire du système international.) sur de nombreux cycles, affirmant que leur densité de puissance du système de batterie est de six à dix fois supérieure à celle créée par d'autres systèmes de conversion d'énergie thermique-électrique centrés sur des liquides.

Selon les chercheurs, la batterie à régénération thermique actuelle à base d'ammoniac n'est pas optimisée, donc modifier la pile pourrait produire plus d'énergie et réduire le coût des opérations des piles. En conclusion: "L'augmentation de la densité de puissance a été observée par les chercheurs à la suite de l'augmentation du nombre de batteries dans le système, ce qui indique que le prototype peut être élargi pour le rendre commercialement viable."

Pour plus d'informations voir: A thermally regenerative ammonia-based battery for efficient harvesting of low-grade thermalenergy as electrical power
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