Figure 1. Schéma du TA-LM-TENG. Crédit :LUO et al.
Des scientifiques chinois ont proposé un générateur d'énergie thermique très fiable en combinant effet thermoacoustique et effet triboélectrique.
Les dernières recherches, publié en ligne dans Lettres de physique appliquée et sélectionné comme article vedette, a été dirigé par le professeur Luo Ercang et le professeur Yu Guoyao de l'Institut technique de physique et de chimie (TIPC) de l'Académie chinoise des sciences.
Les crises environnementales et énergétiques se sont aggravées depuis les dernières décennies. Développer des collecteurs d'énergie thermique pour récupérer une énergie thermique abondante de mauvaise qualité (comme la chaleur résiduelle, géothermie et combustion de biomasse) et la convertir en énergie mécanique ou électrique est une stratégie énergétique prometteuse pour diminuer les crises.
Cependant, actuellement, la majorité des technologies de production d'électricité thermique (comme le cycle de Rankine, Moteur à combustion interne, et moteur Stirling) impliquent des pièces mobiles solides, qui minent la fiabilité de ces technologies et rendent une maintenance fréquente très nécessaire.
Dans ce travail, les scientifiques ont investi dans un nouveau générateur d'énergie thermique capable de convertir l'énergie thermique en énergie électrique. L'absence de partie mobile solide est l'une des caractéristiques attrayantes de ce nouveau générateur. Le générateur pourrait être très fiable et facilement atteindre une longue durée de vie. Outre, ce générateur promet une efficacité de conversion chaleur-électricité théoriquement élevée.
Ce nouveau générateur d'énergie thermique appelé nanogénérateur triboélectrique à base de métal liquide à entraînement thermo-acoustique (TA-LM-TENG), qui comprend deux parties :le moteur thermoacoustique (TAHE) et le nanogénérateur triboélectrique à base de métal liquide (LM-TENG).
Le TAHE convertit d'abord l'énergie thermique en énergie acoustique via la dilatation et la contraction thermiques oscillatoires du gaz de travail. Le LM-TENG convertit ensuite l'énergie acoustique en énergie électrique via l'effet de couplage de l'électrification des contacts et de l'induction électrostatique.
Comme le montre le schéma, lors du chauffage de l'échangeur de chaleur chaud du TAHE, le gaz de travail dans le moteur commencera une oscillation spontanée. Le mouvement oscillatoire du gaz de travail pousse la colonne de métal liquide s'écoulant de manière résonante vers le haut et vers le bas dans le tube en forme de U. Métal liquide immergé et séparé périodiquement avec le matériau Kapton. Le générateur génère donc une différence de potentiel électrique alternative au niveau des électrodes. L'énergie électrique est extraite du TA-LM-TENG.
Dans les expériences préliminaires, les scientifiques ont obtenu une amplitude de tension en circuit ouvert la plus élevée de 15 V sur un prototype conceptuel.
