La peinture de nos jours devient bien plus que ce qu’elle était avant. Des chercheurs ont déjà développé une peinture photovoltaïque, qui peut être utilisée pour fabriquer des « cellules solaires à peindre » qui capturent l’énergie solaire et la transforment en électricité. Maintenant, dans une nouvelle étude, les chercheurs ont créé une peinture thermoélectrique, qui capte la chaleur perdue des surfaces peintes chaudes et la convertisse en énergie électrique.
«Je m’attends à ce que la technique de peinture thermoélectrique puisse être appliquée à la récupération de chaleur résiduelle à partir de surfaces ayant des sources de chaleur à grande échelle telles que les bâtiments, les voitures et les navires», a déclaré Jae Sung Son, co-auteur de l’étude et chercheur à l’Ulsan National Institute of Science and Technology(UNIST).
«Par exemple, la température du toit et des murs d’un bâtiment augmente à plus de 50°C en été», dit-t-il. «Si nous appliquons de la peinture thermoélectrique sur les murs, nous pouvons convertir d’énormes quantités de chaleur perdue en énergie électrique ».
La peinture thermoélectrique est très différente des matériaux thermoélectriques classiques, qui sont généralement fabriqués sous forme de puces plates et rigides. Ces dispositifs sont ensuite attachés à des objets de forme irrégulière qui émettent de la chaleur perdue, comme les moteurs, les centrales électriques et les réfrigérateurs. Cependant, le contact incomplet entre ces surfaces incurvées et les générateurs thermoélectriques plats aboutit à une perte de chaleur inévitable, ce qui diminue l’efficacité globale.
Dans la nouvelle étude publiée dans Nature Communications, Sung Hoon Park et d’autres d’UNIST, de l’Institut Coréen de Science et Technologie (KIST) et de l’Institut Coréen de Recherche en Electrotechnique, ont abordé cette question de contact incomplet en démontrant que la peinture thermoélectrique adhère facilement à la surface de pratiquement n’importe quelle forme.
La peinture thermoélectrique contient des particules thermoélectriques de tellurure de bismuth (Bi2Te3), qui sont couramment utilisées dans les dispositifs thermoélectriques classiques. Les chercheurs ont également ajouté des aides de frittage moléculaire qui, lors du chauffage, provoquent la coalescence des particules thermoélectriques, augmentant la densité de ces particules dans la peinture et leur efficacité de conversion d’énergie (les valeurs ZT atteignent jusqu’à 0,67 pour les particules de type n et 1,21 pour celles de type p).
Les chercheurs ont démontré que la peinture thermoélectrique peut être étalée sur une variété de surfaces incurvées émettant de la chaleur. Après un frittage de 10 minutes à 450 °C, les couches peintes forment un film uniforme d’environ 50 micromètres d’épaisseur.
Les essais ont montré que les dispositifs peints avec la peinture thermoélectrique présentent une densité de puissance de sortie élevée (4 mW / cm2 pour les dispositifs du type plan et 26,3 mW /cm2 pour les dispositifs du type à travers plan). Ces valeurs sont compétitives par rapport aux matériaux thermoélectriques classiques et meilleures que tous les appareils thermoélectriques à base d’encres et de pâtes.
Outre les applications thermoélectriques traditionnelles, les chercheurs s’attendent à ce que la peinture thermoélectrique ait le potentiel d’être utilisée comme récupérateur d’énergie thermoélectrique portable. La technologie développée ici pourrait également être utilisée dans l’électronique imprimée en 3D et l’art électronique peint. Les chercheurs prévoient de poursuivre ces applications à l’avenir.
«Nous envisageons de développer des procédés de peinture et de peinture thermoélectriques pouvant être traités à température ambiante, insensibles à l’air et évolutifs pour des applications pratiques», a déclaré M. Son.
http://www.nature.com/articles/ncomms13403
http://news.unist.ac.kr/unist-engineers-thermoelectric-material-in-paintable-liquid-form/
