Nouvelle percée : la physique quantique améliore la conversion de chaleur en électricité

ParisDes chercheurs de l'Université Rice ont réalisé une avancée significative dans les systèmes thermophotovoltaïques (TPV) en s'inspirant de la physique quantique. Sous la direction de l'ingénieur Gururaj Naik, l'équipe a mis au point une nouvelle méthode de conception pour les émetteurs thermiques. Ces dispositifs convertissent la chaleur en lumière, puis celle-ci est transformée en électricité par des cellules photovoltaïques (PV). Cette nouvelle conception devrait atteindre des niveaux d'efficacité supérieurs à 60%, établissant une nouvelle référence pour la technologie TPV.

Points clés de cette innovation :

• Une conception inspirée par la physique quantique qui améliore les émetteurs thermiques.
• Un potentiel de stockage à l'échelle du réseau comme alternative économique aux batteries.
• Des perspectives de réduction significative des déchets thermiques industriels.
• Des opportunités d'utilisation dans des environnements extrêmes, tels que les missions spatiales.

Cette technologie ne se contente pas d'améliorer l'efficacité. En utilisant la chaleur résiduelle, courante dans des secteurs tels que l'énergie nucléaire et la fabrication, elle propose une manière pour ces industries de devenir plus respectueuses de l'environnement. Aux États-Unis, la chaleur résiduelle est responsable de près de 50 % des pertes d'énergie lors du traitement des matériaux. Si cette énergie est récupérée de manière efficace, elle pourrait entraîner des économies significatives et des avantages pour l'environnement.

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Les retombées de ce travail sont majeures. À mesure que le monde se tourne davantage vers l'énergie renouvelable, des systèmes TPV améliorés pourraient devenir des éléments clés des systèmes énergétiques de demain. Contrairement aux batteries classiques, les systèmes TPV sont capables de fonctionner efficacement sur de longues périodes, ce qui les rend particulièrement utiles pour stocker l'énergie dans les infrastructures qui dépendent de ressources renouvelables. Cette innovation est particulièrement pertinente aujourd'hui, car la demande mondiale en solutions énergétiques durables connaît une forte croissance.

Cette innovation pourrait être très utile pour les missions spatiales. Des dispositifs qui transforment plus efficacement la chaleur en électricité peuvent fournir davantage d'énergie à des missions comme les rovers de la NASA sur Mars. Même une petite amélioration de l'efficacité de ces appareils peut considérablement augmenter la quantité d'énergie produite, ce qui est essentiel dans des environnements où les ressources sont limitées.

Pour maximiser cette nouvelle efficacité, les futures recherches devraient se concentrer sur la création de matériaux de meilleure qualité. L'amélioration de ces matériaux pourrait mener à des systèmes TPV plus avancés, les rendant encore plus performants comme solutions énergétiques. À mesure que les industries et les technologies évoluent, la combinaison de la physique quantique et de l'ingénierie représente une voie prometteuse pour perfectionner les technologies de conversion d'énergie durable.