Des chercheurs dévoilent une technologie de refroidissement très efficace et peu polluante, avec 67 joules d'absorption de chaleur par gramme

La technologie de refroidissement/réfrigération est l'une des inventions les plus importantes de l'homme, mais elle a un coût environnemental élevé. Les systèmes de refroidissement par compression de vapeur largement utilisés représentent près de 15 % (données de 2019) de la consommation d'électricité en Chine et plus de 7,8 % (données de 2020) des émissions mondiales de carbone. Bien que les matériaux caloriques à l'état solide soient apparus comme une alternative à faible émission, leur incapacité à transférer efficacement la chaleur a sévèrement limité la mise en œuvre à grande échelle.

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Li Bing, de l'Institut de recherche sur les métaux de l'Académie chinoise des sciences, est parvenue à résoudre ce "triangle impossible" : capacité de refroidissement élevée, transfert de chaleur efficace et émissions de carbone nulles. Publiant leurs résultats dans la revue Nature, les scientifiques ont introduit une nouvelle méthode basée sur l'effet barocalorique de dissolution.

L'équipe y est parvenue en utilisant une solution saline de thiocyanate d'ammonium (_NH4SCN). Le processus combine les avantages thermiques des réfrigérants solides et les capacités d'écoulement rapide des liquides. En transformant le liquide de refroidissement en un fluide pompable, le système réagit instantanément aux changements de pression sans les goulets d'étranglement du transfert de chaleur qui affectent les limites solides traditionnelles.

La mécanique de base de ce nouveau cycle de refroidissement fonctionne selon une séquence simple :

• Pressurisation: l'application de la pression fait précipiter le sel solide hors de la solution, ce qui libère beaucoup de chaleur.
• Dépressurisation: la suppression de la pression entraîne la dissolution rapide du sel dans l'eau, ce qui absorbe une quantité massive de chaleur et fait chuter radicalement la température.

Lors d'expériences menées à température ambiante, la température du fluide a chuté de près de 30 kelvins (presque 30 °C) en seulement 20 secondes. La plage de refroidissement a atteint jusqu'à 54 kelvins à des températures élevées. Les simulations d'un prototype de cycle en quatre étapes ont montré une efficacité énergétique proche de 77 % et une capacité de refroidissement de 67 joules par gramme.

La demande mondiale de refroidissement devant tripler d'ici à 2050 (données de 2022), cette technologie stable et réversible ouvre la voie à une réfrigération commerciale sans émissions. Ses performances exceptionnelles à haute température la rendent particulièrement adaptée à la gestion des charges thermiques intenses des centres de calcul d'intelligence artificielle de la prochaine génération.