Le processus thermoélectrique est la conversion directe de la chaleur en électricité et inversement dans le chauffage ou le refroidissement d’un objet. Les matériaux thermoélectriques peuvent être utilisés pour mesurer les changements de température, modifier la température réelle d’un objet et générer une charge électrique, qui peut être utilisée pour générer de l’énergie. En 2011, les matériaux thermoélectriques étaient trop inefficaces pour être utiles, mais les ingénieurs automobiles tentent de les utiliser pour récupérer l’énergie thermique gaspillée d’un véhicule et la transformer en électricité utilisable. Les chercheurs tentent d’augmenter l’efficacité des matériaux thermoélectriques pour les rendre plus économiques afin qu’ils puissent être utilisés pour créer des réfrigérateurs, des climatiseurs et d’autres appareils à faible coût et plus efficaces qui nécessitent un refroidissement.
Les processus thermoélectriques se produisent en raison de l’effet Peltier, qui est le refroidissement et le chauffage des jonctions opposées dans les circuits électriques contenant des semi-conducteurs différents. Les matériaux thermoélectriques peuvent être utilisés pour créer des dispositifs de refroidissement ou pour fournir une réfrigération. L’un des matériaux thermoélectriques couramment utilisés aujourd’hui est le tellurure de bismuth, un composé coûteux qui peut coûter jusqu’à 1,000 2,000 dollars américains (USD)/lb (14 266 USD/kg). Lorsqu’il est correctement préparé, ce matériau thermoélectrique produit des changements de température fiables entre 10 et 130 degrés F (-XNUMX à XNUMX degrés C). Les systèmes thermoélectriques fonctionnent de manière fiable et précise sans le bruit des systèmes de chauffage, de refroidissement et de réfrigération conventionnels et sans chlorofluorocarbures (CFC) nocifs pour l’environnement.
Depuis plusieurs années, la National Aeronautics and Space Administration (NASA) exploite la puissance des matériaux thermoélectriques pour alimenter des sondes spatiales au plus profond de l’espace, si loin du soleil que les panneaux solaires sont inutiles. Le processus consiste à enfouir des matières nucléaires dans un générateur thermique à radio-isotopes, dans lequel la décroissance radiologique produit de l’énergie thermique qui est ensuite convertie en électricité pour alimenter la sonde. C’est le même processus que les ingénieurs automobiles essaient d’exploiter à partir de la chaleur des gaz d’échappement des moteurs de voiture, une chaleur qui peut être convertie en électricité pour alimenter la voiture.
La recherche et le développement sur les matériaux thermoélectriques sont menés par l’Energy Frontier Research Center du Massachusetts Institute of Technology (MIT). Là, chercheurs et scientifiques ont fait des découvertes assez importantes, comme le couplage du désordre thermique et des structures électroniques à température finie. Les défis actuels dans ce domaine consistent à identifier ou à synthétiser de nouveaux matériaux, encore inconnus, dotés de capacités thermoélectriques plus efficaces. Les progrès dans ce domaine peuvent permettre le développement de matériaux qui génèrent de l’électricité à partir de la chaleur résiduelle, offrant une solution énergétique mondiale durable.