Chaleur et électrons
En 2010, j'ai imaginé et réalisé le projet Surfubat au CEA/Leti (avec l'aide de Sogeti/Emmanuel Legrand) car à cette époque, on s'intéressait à la récupération d'énergie.
Il s'agissait d'un générateur électrique basé sur la surfusion d'acétate de sodium, pas une idée révolutionnaire, mais surprenante lorsque l'on n'a jamais vu ça, vu que l'on pouvait écouter la radio sans pile, avec une batterie pour le moins originale.
Ah oui, pourquoi Surfubat ? Tout simplement pour "batterie à surfusion". Et puis ça sonne bien avec Batman.
Principe
Et la pochette commence à chauffer vers les 56°C, un peu moins car la chaleur est diffusée.
Évidemment, la thermodynamique a la peau dure, et c'est la différence de température entre la source chaude et la source froide qui imposera le rendement maximal possible. Comme la température produite par l'acétate est 56°C, vaut mieux avoir de la glace à sa disposition pour augmenter la quantité d'électricité produite.
Surtout que le rendement d'un module Peltier (en fait par effet Seebeck) est plutôt mauvais, mais c'est pratique car on n'a aucune pièce en mouvement.
Conception
Meilleure solution
Pas besoin d'être grand clerc pour deviner la meilleure solution.
Attendu que l'on produit de l'électricité grâce au passage de la chaleur à travers nos thermocouples, les modules Peltier, il faut s'arranger pour que toute la chaleur circule par là, sans fuite.
Et comme le solide qui possède le plus faible ratio surface/volume est la sphère, ou plus simplement par simple considération de symétrie, et bien il faut mettre notre source chaude au centre d'une sphère et créer une "coque Peltier", avec la source froide tout autour de la sphère.
Facile à dire. Mais pas commode à réaliser.
Solution pratique
Avec des modules Peltier plat et une chaufferette plutôt plate, et bien pour faire simple et commode, on réalise un sandwich avec :
- un côté isolant pour limiter les pertes thermiques
- la chaufferette à acétate de sodium
- une plaque métal pour répartir rapidement la chaleur
- les Peltier
- un radiateur pour évacuer la chaleur vers l'air, source froide
Les modules Peltier sont choisis de manière à obtenir une tension suffisante, quelques volts.
Démonstration
Pas d'électronique compliquée pour la démonstration : on branche directement une petite radio sur le module, qui ne possède pas de pile bien évidemment, c'est suffisamment parlant.
Du coup, la tension monte progressivement, et la radio commence à fonctionner à partir du moment où la tension et le courant sont suffisants.
On peut utiliser autre chose que les chaufferettes à acétate, il existe également des chauffe-mains à combustion lente (qui ont besoin d'oxygène) qui durent bien plus longtemps, une dizaine d'heures, mais ça ne marche qu'une fois.
D'une manière plus pratique, il est plus malin d'ajouter une batterie en sortie du générateur afin de stocker l'excès d'énergie. Mais bon, il s'agissait simplement de montrer que ça pouvait marcher.
🫢 Oui, bon, d'accord, ça ne va pas très loin scientifiquement parlant. Mais ce fut amusant à réaliser, de plus il n'y a rien qui brûle, on dirait de la sorcellerie...
Je vous propose de regarder de plus près comment la chaleur humaine peut devenir une source chaude tentante.