Les climatiseurs et les pompes à chaleur traditionnels utilisent du gaz réfrigérant pour refroidir ou chauffer les maisons et les bâtiments, créant ainsi des risques environnementaux potentiels. Une équipe de scientifiques européens tente de résoudre ce problème en utilisant de nouveaux matériaux expérimentaux à base de céramique.
Une étude récente publiée dans la revue Science décrit un nouveau type de matériau « d'électrorefroidissement », une technologie de climatisation conçue pour effectuer des tâches de refroidissement (ou de chauffage) sans utiliser de gaz dangereux ou potentiellement polluants. Des scientifiques de l'Institut Polytechnique du Luxembourg à Belvaux ont développé un nouveau prototype à base de céramique doté d'un fort effet de refroidissement électrique en combinant plusieurs technologies existantes.
Lorsqu’ils sont exposés à un champ électrique, les systèmes électrothermiques s’échauffent car les atomes électriquement déséquilibrés du matériau sont forcés de s’aligner dans une direction comme un peigne. La valeur d’entropie diminue et les atomes bien disposés commencent à vibrer à un rythme accéléré, provoquant une augmentation de la température.
Le nouveau prototype utilise des fluides circulant entre des plaques de matériau de type céramique pour évacuer l'excès de chaleur. Si le champ électrique est désactivé, l’effet est inversé et le matériau devient plus froid que la température ambiante, évacuant ainsi la chaleur du fluide. Ensuite, le cycle recommence.
Neil Mathur, un scientifique des matériaux à l'Université de Cambridge, a déclaré que le prototype refroidi électriquement avait montré des « super performances ». Lorsqu’il est utilisé dans les réfrigérateurs ou les climatiseurs, le nouveau matériau peut dissiper la chaleur vers l’extérieur d’un bâtiment tout en gardant l’environnement intérieur plus frais. Une pompe à chaleur, quant à elle, refroidit l’environnement extérieur en extrayant la chaleur de l’environnement extérieur et en la ramenant à l’intérieur.
Les systèmes de climatisation existants sont très efficaces mais nécessitent l'utilisation de réfrigérants tels que les hydrofluorocarbures ou l'ammoniac, qui contribuent directement ou indirectement à l'effet de serre. Le prototype d'électrolyse ne nécessite pas l'utilisation de gaz dangereux et, comme il ne nécessite pas de compresseur, il peut être rendu plus petit et plus simple.
Bien que les prototypes de cette technologie aient montré des capacités remarquables, ils ne sont pas encore prêts à être commercialisés. Les scientifiques luxembourgeois doivent perfectionner davantage la technologie et augmenter l’efficacité du nouveau matériau. Faire en sorte que les pompes à chaleur électriques concurrencent celles utilisées dans les systèmes de climatisation existants est leur priorité actuelle.