Groupe Fluides Multiphasiques. Crédit :Àlex Pérez
Des chercheurs de l'Universitat Jaume I (UJI) ont développé et breveté un nanofluide améliorant la conductivité thermique à des températures allant jusqu'à 400°C sans supposer une augmentation des coûts ou un remodelage de l'infrastructure. Ces progrès ont des applications importantes dans des secteurs tels que la chimie, pétrochimie et énergie, devenant ainsi une technologie utile dans toutes les applications industrielles utilisant des systèmes de transfert de chaleur tels que les centrales solaires, centrales nucléaires, centrales à cycle combiné et chauffage, Parmi d'autres. Le nanofluide développé par le groupe de recherche Multiphase Fluids de l'UJI est le premier capable de travailler à haute température (jusqu'à 400°C), et il offre des propriétés de conductivité thermique améliorées (une augmentation allant jusqu'à 30 %) des fluides caloporteurs existants.
Le fluide caloporteur pour applications à haute température qui a été breveté présente également l'avantage de ne pas compromettre d'autres variables pertinentes, comme la stabilité du fluide à haute température. Cette caractéristique lui permet d'être utilisé dans les installations actuelles, sans qu'il soit nécessaire d'apporter des modifications aux infrastructures pour les adapter. Le coût de ce nouveau nanofluide (auquel s'ajoutent des nanoparticules pour augmenter et améliorer la conductivité thermique) est similaire à celui du fluide de base, car les nanoparticules et les stabilisants utilisés sont peu coûteux. Toutes ces caractéristiques le rendent adapté aux applications industrielles qui utilisent des systèmes de transmission/échange de chaleur. Le maître de conférences de Mécanique des Fluides à l'UJI, José Enrique Juliá Bovalar, explique que, après avoir testé les propriétés thermiques du nanofluide et breveté cette nouvelle technologie, le groupe de recherche a entamé la phase de recherche de partenaires industriels soit pour leur transférer le nanofluide, soit avec lesquels des applications peuvent être conjointement recherchées et développées.
Les fluides caloporteurs sont des fluides utilisés pour transporter la chaleur dans un certain nombre d'applications industrielles. Ces fluides sont utilisés pour transporter de l'énergie sous forme de chaleur à partir du point où la chaleur est générée (brûleurs, cœurs de réacteur nucléaire, fermes solaires, etc.) au système qui va l'utiliser (systèmes de stockage thermique, générateurs de vapeur, réacteurs chimiques, etc.). Les fluides thermiques les plus utilisés sont l'eau, éthylène glycol, huiles thermiques et sels fondus. Une caractéristique commune à tous, selon Julia, est « leur faible conductivité thermique, c'est ce qui limite l'efficacité des systèmes d'échange de chaleur qui les utilisent. La technologie que nous avons développée à l'UJI surmonte ces limitations et augmente la conductivité thermique en ajoutant une proportion exacte de nanoparticules constituées de carbone et d'autres additifs au fluide de base (diphényle/oxyde de diphényle), tout en maintenant la plage d'origine des températures de fonctionnement du fluide de base, qui peut aller de 15°C à 400°C". Ainsi, il devient possible d'obtenir des augmentations jusqu'à 30 % de la conductivité thermique du fluide de base. Tout cela est réalisé sans compromettre la stabilité du fluide et avec une augmentation modérée de sa viscosité, ce qui signifie qu'il ne pose aucun problème de pompage, la précipitation de nanoparticules ou l'obstruction de conduits.
José Enrique Juliá Bovalar. Crédit :Àlex Pérez
Finalement, Juliá note que la méthode employée pour produire le nanofluide est facilement évolutive au niveau industriel, puisqu'il n'est pas nécessaire d'apporter des modifications importantes à l'installation où le fluide de base est utilisé. En outre, le nanofluide développé est basé sur une huile caloporteuse (diphényl/diphényl oxyde) largement utilisée dans l'industrie, et cela n'augmente pas les coûts car les nanoparticules et les stabilisants utilisés sont abondants, facilement accessible et pas cher.