De la chaleur, un champ magnétique élevé et un semi-métal topologique. C’est la solution proposée par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT, États-Unis) pour rendre la thermoélectricité rentable. © ollis_picture, Pixabay, CC0 Creative Commons

Sciences

Énergie : des niveaux records grâce à des champs magnétiques élevés ?

ActualitéClassé sous :physique , effet thermoélectrique , thermoélectricité

Convertir efficacement la chaleur en électricité, les chercheurs en rêvent depuis longtemps. Et une équipe propose aujourd'hui un modèle qui pourrait bien augmenter considérablement le potentiel de la thermoélectricité... grâce à l'application de champs magnétiques.

Alimenter une voiture grâce à la chaleur dégagée par son moteur, produire de l’électricité à partir de la chaleur aujourd'hui gaspillée par les réacteurs nucléaires... une belle idée. Encore faut-il trouver un matériau suffisamment efficace en la matière pour le rendre intéressant dans le cadre d'applications concrètes.

C'est ce que des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT, États-Unis) semblent avoir trouvé. Dans la théorie du moins. Car leurs calculs concluent que l'efficacité thermoélectrique d'un semi-métal topologique comme le séléniure d'étain-plomb devrait être de cinq fois supérieure à celle des matériaux thermoélectriques connus les plus puissants. À condition toutefois que l'exposer à un intense champ magnétique...

Pour être intéressant pour des applications à grande échelle, le ZT d’un matériau thermoélectrique – son efficacité – doit être d’au moins 3. Le ZT calculé par les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT, États-Unis) pour le séléniure d’étain-plomb soumis à un champ magnétique de 30 teslas serait de 10 ! © Chelsea Turner, MIT

La thermoélectricité dopée par les champs magnétiques

Chauffé de la température ambiante à quelque 230 °C et sous un champ magnétique de quelque 30 teslas, ce matériau serait capable de transformer 18 % de la chaleur en électricité contre 8 % seulement pour les matériaux plus classiques. Mais pour trouver des applications pratiques, il faudrait que ce matériau fasse preuve d'autant d'efficacité dès un ou deux teslas.

Pour cela, les scientifiques du MIT assurent qu'il suffit d'avoir recours à des matériaux plus propres. Des matériaux comportant le moins possible d’impuretés. Or, le séléniure d'étain-plomb n'est pas le semi-métal topologique le plus propre que les chercheurs soient en mesure de synthétiser. Ils ont donc bon espoir que d'autres puissent présenter des propriétés thermoélectriques très intéressantes dès application d'un champ magnétique de seulement trois teslas.

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