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Projets en cours sur le thème de l'équipe-projet.

ST4TPV (2023)

Projet soutenu par le programme PEPS INSIS du CNRS   

  • Stockage thermique haute température pour les batteries thermophotovoltaïques
  • Le projet ST4TPV est centré sur la brique amont de conversion « Power-to-Heat » avec stockage à l’interface entre les sources EnR électriques variables et intermittentes et la conversion thermophotovoltaïque (TPV). Vis-à-vis de l’état de l’art international du développement de batteries TPV (solution décarbonée de conversion « Power-to-Heat-to-Power » avec stockage), le couple matériau de stockage thermique haute température (matériaux à changement de phase liquide-solide « PCM » métalliques entre 1000-2500°C) et son enveloppe, adaptés aux contraintes amont des EnR et aval de la conversion TPV, constituent un verrou clef potentiellement différentiant. Le projet se positionne stratégiquement sur ce couple clef PCM/enveloppe ainsi que sur la charge du stockage thermique haute température par conversion électrothermique in situ.
  • Partenaires : Laboratoire de Thermique et Energie de Nantes, laboratoire Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation, Institut d’Electronique et des Systèmes.
  • Contact : xavier.py@univ-nantes.fr

 

xNF High‐T Emission (2023-2024)

Projet soutenu par les programmes interdisciplinaires de la MITI du CNRS   

  • Emissivité à haute température en extrême champ proche : prédictions selon l’émissivité en champ lointain vs. mesures ellipsométriques ou in situ
  • Les échanges thermiques en champ proche, à forte dépendance spectrale selon le matériau commencent à être exploités, notamment pour le thermophotovoltaïque ou les diodes thermiques. Le projet vise à caractériser les modes de surface (extrême champ proche ~ 100 nm), à partir desquelles on déduit, par propagation, le champ proche aux distances intermédiaires. Le LPL a utilisé une méthode de Physique Atomique in situ, en coïncidence avec une résonance du polariton de surface : les résultats pour T~1000 K sont partiellement incompatibles avec les prédictions déduites de l’émissivité en champ lointain (mesures au CEMHTI), fragiles parce que les résonances de surface n’apparaissent que sur des ailes très lointaines des résonances de la permittivité. L’ellipsométrie infrarouge (à Pprime) peut fournir des informations précises sur l’indice optique complexe, autour de la résonance de surface déjà évaluée approximativement. Le projet concernera au premier chef le saphir, et d’autres matériaux d’intérêt (SiC, SiO2, …), en vue d’améliorer la robustesse des prédictions pour les échanges thermiques à très courte distance.
  • Partenaires : Laboratoire de Physique des Lasers, Institut Pprime, laboratoire Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation.
  • Contact : daniel.bloch@univ-paris13.fr

 

TPX-POWER (2021-2025)

  • Waste heat recovery through near-field thermophotonics
  • Une quantité importante d’énergie peut être récupérée à partir de la chaleur résiduelle générée par des processus à forte intensité énergétique tels que les transports basés sur la combustion. Les méthodes actuelles de récupération de la chaleur résiduelle de faible qualité sont coûteuses et limitées en termes de rendement de conversion et de densité de puissance. Le projet TPX-Power, financé par l’UE, permettra de tester une nouvelle approche qui pourrait presque doubler le rendement des moteurs à combustion et fournir un processus de conversion d’énergie générique et non polluant. Cette nouvelle approche exploite la thermodynamique de l’électroluminescence, le transport des photons en champ proche et la production d’énergie photovoltaïque pour convertir les progrès très récents du refroidissement thermophotonique intracavité en une nouvelle technologie de moteur thermique. Le projet entend améliorer l’efficacité de n’importe quel processus de production de chaleur résiduelle en reconvertissant une partie de l’énergie thermique perdue en électricité.
  • Partenaires : Centre d’Energétique et de Thermique de Lyon, Aalto University (Finlande), VTT Technical Research Centre of Finland Ltd (Finlande), Radboud University (Pays Bas).
  • Contact : olivier.chapuis@insa-lyon.fr

 

LOW-GAP-TPV (2021-2025)

  • Matériaux et structures permettant la conversion thermophotovoltaïque à très bas gap
  • L’objectif du projet est de proposer, fabriquer et évaluer de nouveaux matériaux et structures permettant la conversion thermophotovoltaïque à très bas gap (de 0,36 à 0,17 eV) de l’énergie thermique provenant de sources de chaleur de niveau moyen (< 1000 °C). Les principales exigences sont que la cellule photovoltaïque infrarouge doit pouvoir fonctionner à température ambiante et que les structures des cellules et de l’émetteur doivent être conçues de manière à maximiser les rendements spectraux et de conversion.
  • Partenaires : Institut d’Electronique et des Systèmes, Institut Pprime, Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation.
  • Contact : rodolphe.vaillon@ies.univ-montp2.fr

 

STORE (2022-2025)

  • Spectrumless near-field thermal radiation sensor for nanomaterial characterization
  • Le projet STORE a pour objectif de développer une nouvelle technique de caractérisation de matériaux et de nanostructures basée sur la microscopie à force atomique (AFM) et l’analyse du transfert radiatif en champ proche. Il permettra une meilleure caractérisation du rayonnement thermique en champ proche, ce qui sera très utile pour la compréhension des mécanismes de conversion thermophotovoltaïque en champ proche.
  • Partenaires : Centre d’Energétique et de Thermique de Lyon, Institut des Nanotechnologies de Lyon.
  • Contact : olivier.merchiers@insa-lyon.fr

 

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