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Des batteries qui se rechargent à la chaleur

Julien Bergounhoux
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Des batteries qui se rechargent à la chaleur

© MIT

Des chercheurs ont développé un type de batterie capable de convertir la chaleur produite lors de procédés industriels en énergie électrique. Une technologie qui pourrait avoir d'importantes répercussions pour l'industrie.

De grandes quantités de chaleur sont générées par l'industrie (par exemple dans la sidérurgie) et les centrales électriques. La recherche essaie depuis des décennies de trouver un moyen de récupérer cette énergie gâchée. La majorité de ces efforts s'est concentrée sur des appareils thermoélectriques, capables de produire de l'électricité à partir de gradients de température, mais leur efficacité est limitée par la disponibilité des matériaux qu'ils utilisent.

Des chercheurs du MIT et de l'Université de Stanford viennent de mettre au point une nouvelle méthode de conversion de déperditions thermiques à basse température en électricité, applicable dans les cas ou les différences de températures sont inférieures à 100 °C. Ces cas constituent la majeure partie des déperditions thermiques, par exemple près d'un tier de toute l'énergie consommée aux États-Unis finirait de cette manière. Cette nouvelle approche se base sur l'effet thermogalvanique. Ces travaux ont été publiés dans la revue Nature Communications.

CONVERSION THERMOGALVANIQUE

Comme le voltage des batteries rechargeables dépend de leur température, le nouveau système combine le cycle de charge-décharge de ces batteries avec le chauffage et le refroidissement de celles-ci, afin de rendre le voltage de décharge plus élevé que celui de charge. Ce système permet de tirer avantage de faibles différences de température, de l'ordre de 50 °C.

La batterie déchargée est d'abord chauffée par les déperditions thermiques. Ensuite, lorsqu'elle se trouve à une température élevée, elle est rechargée, puis on la laisse refroidir. Cette différence de voltage (moins élevée à de plus hautes températures) permet à la batterie de produire plus d'électricité qu'elle n'en a reçu lors de sa charge, par conversion de la chaleur en énergie. Lors de tests, des déperditions de 60 °C ont augmenté l'efficacité  de l'ordre de 5,7 %.

Le concept de base derrière ce système a été développé dans les années 1950, mais il ne fonctionnait qu'avec des différences de température d'au moins 500 °C. La nouvelle méthode n'a été rendue possible que par des avancées technologiques dans les matériaux utilisés pour fabriquer les électrodes des batteries, ainsi que dans les procédés d'ingénierie impliqués dans sa réalisation.

Le système n'est cependant pas encore parfait. En effet, si son rendement de conversion énergétique est largement supérieur aux appareils thermoélectriques, sa densité énergétique (le ratio énergie/poids de la batterie) reste encore faible et nécessite de plus amples recherches.

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