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Une équipe de chercheurs, dirigée conjointement par le professeur Hyun-Wook Lee et le professeur Dong-Hwa Seo de l’École de génie énergétique et chimique de l’Institut national des sciences et technologies d’Ulsan (UNIST), en collaboration avec le professeur Seok Woo Lee de Nanyang Technological Université de Singapour, a réalisé des percées significatives dans l’exploitation de sources de chaleur de faible qualité (<100 °C) pour une conversion énergétique efficace. Leurs travaux révolutionnaires se concentrent sur le développement d’un système de cycle électrochimique à régénération thermique (TREC) hautement efficace, capable de convertir de petites différences de température en énergie utilisable.
Les systèmes conventionnels de récupération d’énergie sont confrontés à des défis lorsqu’il s’agit d’utiliser efficacement des sources de chaleur de faible qualité. Cependant, les systèmes TREC offrent une solution intéressante car ils intègrent la fonctionnalité de la batterie avec des capacités de récupération d’énergie thermique. Dans cette étude, l’équipe de recherche s’est penchée sur le rôle des modes de vibration structurels pour améliorer l’efficacité des systèmes TREC.
En analysant comment les changements dans les liaisons covalentes influencent les modes de vibration – affectant spécifiquement les molécules d’eau structurelles – les chercheurs ont découvert que même des quantités infimes d’eau induisent de fortes vibrations structurelles dans le mode d’étirement A1g des ligands cyanures. Ces vibrations contribuent considérablement à un coefficient de température (ɑ) plus élevé au sein d’un système TREC. Sur la base de ces informations, l’équipe a conçu et mis en œuvre un système TREC hautement efficace utilisant un électrolyte aqueux à base d’ions sodium.
« Cette étude fournit des informations précieuses sur la manière dont les modes de vibration structurelle peuvent améliorer les capacités de récupération d’énergie des systèmes TREC », a expliqué le professeur Hyun-Wook Lee. « Nos découvertes approfondissent notre compréhension des propriétés intrinsèques des analogues du bleu de Prusse régulées par ces modes de vibration, ouvrant ainsi de nouvelles possibilités pour une conversion d’énergie améliorée. »
Les applications potentielles des systèmes TREC sont vastes, en particulier dans les technologies portables et autres dispositifs où existent de faibles différences de température. En capturant et en convertissant efficacement la chaleur de faible qualité en énergie utilisable, les systèmes TREC offrent une voie prometteuse vers le développement de batteries secondaires de nouvelle génération.
Les résultats de l’étude ont été publiés avant leur publication officielle dans la version en ligne de Matériaux avancés le 3 juillet 2023. Cette recherche a reçu le soutien du Fonds de recherche 2023 de l’UNIST, du Programme individuel de recherche fondamentale en sciences et en ingénierie et du Centre national de données de recherche sur les matériaux par l’intermédiaire de la Fondation nationale de recherche (NRF) de Corée, financé par le ministère. des sciences et des TIC (MSIT).
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