Les alliages à mémoire de forme pourraient-ils exploiter l'énergie thermique des voitures?

À une époque de diminution des ressources en carburant et d'augmentation des coûts de l'essence, les constructeurs automobiles font tout ce qu'ils peuvent pour rendre les voitures plus écoénergétiques. Mais il y a un endroit évident où l'énergie est simplement jetée pendant qu'une voiture est en marche: dans la chaleur qui sort du tuyau d'échappement.

La première loi de la thermodynamique nous dit que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite, mais cela ne veut pas dire qu'une certaine quantité ne peut pas devenir simplement inutile. En général, l'énergie inutile quitte un système sous forme de chaleur, et dans une voiture, une grande partie de cette énergie thermique gaspillée se trouve dans l'échappement. Mais que se passerait-il si nous pouvions reconvertir une partie de cette énergie thermique en une forme utile - comme, par exemple, l'électricité? General Motors a développé un prototype d'appareil qui fait précisément cela en utilisant des alliages à mémoire de forme (SMA). Un SMA est un alliage qui peut être fabriqué pour avoir deux formes différentes en fonction de la température, une forme dite à l'état d'origine lorsqu'il fait chaud et un second état lorsqu'il est froid. Déplacez un morceau d'alliage à mémoire de forme dans les deux sens entre les environnements chauds et froids et il changera d'avant en arrière entre ces deux formes. Les scientifiques se sont rendu compte depuis plusieurs années que les SMA extrudés en fils pourraient être un moyen de produire de l'énergie utilisable à partir de la chaleur, mais le système de GM est le premier à se montrer véritablement prometteur en tant que moyen de produire de l'électricité dans une voiture..

Pour comprendre le fonctionnement de l'appareil de GM, imaginez un système avec trois poulies rotatives disposées aux coins d'un triangle. La connexion des poulies est une bande continue constituée de fils en alliage à mémoire de forme. Si un coin de cet arrangement de poulie est placé près du tuyau d'échappement chaud d'une voiture et les deux autres coins dans une zone plus froide et mieux ventilée, la bande se contractera dans son état d'origine plus court lorsqu'elle se rapproche de la poulie dans le coin chaud. Cette contraction tirera le reste de la bande après elle, provoquant la rotation des poulies et le déplacement d'une plus grande partie du fil vers la poulie chauffée. Les poulies rotatives tireront ensuite le fil SMA chauffé vers la région froide où il se dilatera à nouveau dans un cycle continu. Le mouvement circulaire produit par les poulies peut être utilisé pour entraîner un générateur qui produit de l'électricité, qui à son tour peut faire fonctionner la radio de la voiture, le climatiseur, la prise électrique - tout ce qui nécessite une source d'énergie électrique de niveau relativement bas.

Selon les chercheurs de GM, il faudrait environ dix ans pour faire passer cet appareil de la phase de prototype à l'application pratique, mais de nombreux problèmes se dressent encore sur le chemin. L'imprégnation du fil SMA avec sa forme d'origine est un processus qui prend du temps - actuellement, cela prend environ trois mois - et la fatigue du métal rend les SMA susceptibles de se casser après avoir été utilisés pendant un certain temps. Le prototype existant de GM ne génère qu'environ deux watts d'électricité, mais l'équipe de recherche responsable pense que cela peut être étendu pour des applications pratiques. Bien sûr, les applications de l'électricité générée par les alliages métalliques de forme vont bien au-delà des automobiles, mais les SMA ne seront probablement pas généralisés comme moyen de recyclage de l'énergie thermique avant plusieurs années..