Convertir la chaleur en électricité: découverte d'un nouveau matériau à haute performance

Une équipe de chercheurs a développé un matériau thermoélectrique présenté comme le plus efficace au monde pour convertir la chaleur gaspillée en électricité, une avancée qui ouvre une nouvelle perspective dans le domaine de l'énergie renouvelable.

Le principe de la thermoélectricité est de recycler la chaleur perdue, par exemple par les tuyaux d'échappement des voitures, en électricité.

Mais le procédé se heurte jusqu'à présent à un manque d'efficacité des matériaux thermoélectriques.

Le nouveau matériau développé par des chercheurs de l'Université de Northwestern (Evanston, Etats-Unis), présenté mercredi dans la revue britannique Nature, devrait ainsi permettre de convertir de 15 à 20% de la chaleur résiduelle en électricité utile.

Les domaines d'application possibles incluent l'industrie automobile ou les industries lourdes (raffineries, centrales au charbon et au gaz).

Chimistes, physiciens, ingénieurs en mécanique et spécialistes des matériaux ont collaboré à l'élaboration de ce nouveau matériau utilisant des nanostructures. Il est basé sur le tellurure de plomb (PbTe), un semi-conducteur utilisé pour la première fois pour fournir une source d'énergie renouvelable, thermoélectrique, aux missions lunaires Apollo.

Selon les chercheurs, le nouveau matériau présente un "facteur de mérite" ou "ZT" de 2,2, le plus élevé jamais rapporté à ce jour. Plus grande est la valeur de ce facteur, meilleure est la performance thermoélectrique du matériau, le facteur de mérite de la majorité des matériaux utilisés aujourd'hui étant de l'ordre de l'unité.

Le rover martien Curiosity est par exemple alimenté par un système thermoélectrique à base de tellurure de plomb dont le ZT est de 1.

"Notre système est le système thermoélectrique le plus performant à n'importe quelle température", a déclaré Mercouri Kanatzidis, l'auteur principal de l'étude. "A ce niveau, il y a des perspectives réalistes pour récupérer la chaleur perdue à haute température et la transformer en énergie utile", a-t-il ajouté.

Dans un commentaire également publié dans Nature, Tom Nilges, chimiste à l'Université technique de Munich (Allemagne), a qualifié ces travaux de "bond de géant pour la thermoélectricité".