Un nouveau matériau de stockage de la chaleur pourrait contribuer à améliorer considérablement l’efficacité énergétique des bâtiments. Développé par des chercheurs de l’Université Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) et de l’Université de Leipzig, il peut être utilisé pour stocker le surplus de chaleur et le restituer dans l’environnement en cas de besoin. Contrairement aux matériaux existants, le nouveau peut absorber beaucoup plus de chaleur, est plus stable et est composé de substances inoffensives. Dans le Journal du stockage de l’énergie l’équipe décrit le mécanisme de formation du matériau.
L’invention est un matériau à changement de phase dit à forme stabilisée. Il peut absorber de grandes quantités de chaleur en changeant son état physique de solide à liquide. La chaleur emmagasinée est ensuite restituée lorsque le matériau durcit. « Beaucoup de gens connaissent ce principe des chauffe-mains », explique le professeur Thomas Hahn de l’Institut de chimie de MLU. Cependant, l’invention de Halle ne sera pas utilisée dans les poches de manteau. Au lieu de cela, il pourrait être utilisé par l’industrie de la construction sous forme de grands panneaux pouvant être intégrés dans les murs. Ceux-ci absorberaient alors la chaleur pendant les heures ensoleillées de la journée et la restitueraient plus tard lorsque la température baisse. Cela pourrait économiser beaucoup d’énergie : les chercheurs ont calculé que lorsque le nouveau matériau se réchauffe, il peut stocker, dans de bonnes conditions, jusqu’à 24 fois par 10 degrés Celsius plus de chaleur que le béton ou les panneaux muraux conventionnels.
Contrairement aux chauffe-mains, les panneaux constitués de ce mélange de matériaux ne fondent pas lorsqu’ils absorbent la chaleur. « Dans notre invention, le matériau de stockage de chaleur est enfermé dans un cadre de silicate solide et ne peut pas s’échapper en raison des forces capillaires élevées », explique Hahn. Plus important encore, les substances utilisées dans sa production sont respectueuses de l’environnement : des acides gras inoffensifs comme ceux que l’on trouve dans les savons et les crèmes. Même les additifs qui confèrent au matériau sa résistance et sa conductivité thermique accrue peuvent être obtenus à partir de balles de riz.
Dans l’étude actuelle, l’équipe décrit les étapes impliquées dans la création de la structure du matériau et comment les différents produits chimiques s’influencent mutuellement. Pour cela, l’équipe a reçu le soutien d’un groupe de chercheurs dirigé par le professeur Kirsten Bacia de MLU, qui a utilisé la microscopie à fluorescence pour visualiser le mécanisme. « Les connaissances que nous acquérons peuvent être utilisées pour optimiser davantage le matériau et éventuellement le produire à l’échelle industrielle », déclare Felix Marske, qui a fait avancer le développement dans le cadre de son doctorat avec Thomas Hahn. Jusqu’à présent, le matériau n’est encore produit qu’en petites quantités en laboratoire. À l’avenir, il peut être combiné avec d’autres mesures pour aider à rendre les bâtiments nettement plus efficaces sur le plan énergétique ou pour refroidir passivement les systèmes photovoltaïques et les batteries, augmentant ainsi leur efficacité.
Felix Marske et al, Influence des tensioactifs et des polymères organiques sur les matériaux monolithiques à changement de phase stabilisés synthétisés par voie sol-gel, Journal du stockage de l’énergie (2022). DOI : 10.1016/j.est.2022.104127
Fourni par Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg