TRADUCTION DU JOUR /
L'équipe crée des cristaux qui génèrent de l'électricité à partir de la chaleur
par Wiley
Pour convertir la chaleur en électricité, des matériaux facilement accessibles à partir de matières premières inoffensives ouvrent de nouvelles perspectives dans le développement de matériaux dits "thermoélectriques" sûrs et peu coûteux. Un minéral de cuivre synthétique acquiert une structure et une microstructure complexes par de simples changements dans sa composition, jetant ainsi les bases des propriétés souhaitées, selon une étude publiée dans la revue Angewandte Chemie.
Le nouveau matériau synthétique est composé de cuivre, de manganèse, de germanium et de soufre, et il est produit selon un processus assez simple, explique le scientifique des matériaux Emmanuel Guilmeau, chercheur CNRS au laboratoire CRISMAT, Caen, France, qui est l'auteur correspondant de l'étude. . "Les poudres sont simplement alliées mécaniquement par broyage à billes pour former une phase précristallisée, qui est ensuite densifiée à 600 degrés Celsius. Ce processus peut être facilement étendu", dit-il.
Les matériaux thermoélectriques convertissent la chaleur en électricité. Ceci est particulièrement utile dans les processus industriels où la chaleur perdue est réutilisée comme énergie électrique précieuse. L'approche inverse est le refroidissement des composants électroniques, par exemple, dans les smartphones ou les voitures. Les matériaux utilisés dans ce type d'applications doivent être non seulement efficaces, mais aussi peu coûteux et, surtout, sans danger pour la santé.
Cependant, les dispositifs thermoélectriques utilisés à ce jour utilisent des éléments coûteux et toxiques tels que le plomb et le tellure, qui offrent le meilleur rendement de conversion. Pour trouver des alternatives plus sûres, Emmanuel Guilmeau et son équipe se sont tournés vers des dérivés de minéraux sulfurés naturels à base de cuivre. Ces dérivés minéraux sont principalement composés d'éléments non toxiques et abondants, et certains d'entre eux ont des propriétés thermoélectriques.
Aujourd'hui, l'équipe a réussi à produire une série de matériaux thermoélectriques présentant deux structures cristallines au sein d'un même matériau. "Nous avons été très surpris du résultat. Habituellement, changer légèrement la composition a peu d'effet sur la structure dans cette classe de matériaux", explique Emmanuel Guilmeau, décrivant leur découverte.
L'équipe a découvert que le remplacement d'une petite fraction du manganèse par du cuivre produisait des microstructures complexes avec des nanodomaines interconnectés, des défauts et des interfaces cohérentes, qui affectaient les propriétés de transport du matériau pour les électrons et la chaleur.
Emmanuel Guilmeau dit que le nouveau matériau produit est stable jusqu'à 400 degrés Celsius, une plage bien dans la plage de température de chaleur résiduelle de la plupart des industries. Il est convaincu que, sur la base de cette découverte, des matériaux thermoélectriques nouveaux et non toxiques moins chers pourraient être conçus pour remplacer les matériaux plus problématiques actuels
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COMMENTAIRES
Félicitations à ce chercheur français et j espère qu'il fait breveter son travail
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XMore information: V. Pavan Kumar et al, Engineering Transport Properties in Interconnected Enargite‐Stannite Type Cu 2+ x Mn 1− x GeS 4 Nanocomposites, Angewandte Chemie International Edition (2022). DOI: 10.1002/anie.202210600
Journal information: Angewandte Chemie International Edition , Angewandte Chemie
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