Membrane de labo au biochar : +96,1 % de stockage thermique

Une membrane en papier supporte désormais une charge pour le moins inattendue : du carbone produit à partir de déchets alimentaires, du graphène et un matériau capable de stocker la chaleur. Lors des tests, la feuille optimisée a affiché un taux de stockage de chaleur supérieur de 96,1 % à celui d’une membrane en papier vierge, tout en laissant passer la vapeur d’eau.

Les chercheurs ont d’abord carbonisé des déchets alimentaires mélangés à 752 °F, puis activé le biochar obtenu avec de l’hydroxyde de potassium à des températures comprises entre 1 112 °F et 1 472 °F. La version activée à 1 292 °F a développé une surface spécifique de 323,1 mètres carrés par gramme, les mésopores représentant 82,8 % de sa structure poreuse. Ces pores offrent de l’espace au docosane, un matériau à changement de phase qui stocke la chaleur en fondant et la libère en se solidifiant, tout en contribuant à contenir la phase liquide.

L’ajout de graphène a apporté une nouvelle dimension à la conception. Les composites élaborés avec du graphène ont augmenté le stockage de chaleur latente jusqu’à 72 % par rapport à ceux fabriqués avec du biochar élaboré vierge. Le composite FK7G/C22 optimisé a atteint une enthalpie de changement de phase de 93,1 J/g à 116,1 °F et conservé jusqu’à 90,2 % de cette enthalpie après 1 000 cycles de chauffage et de refroidissement.

Qu’est-ce que cela change en pratique ? Une membrane remplissant plusieurs fonctions pourrait aider les systèmes de ventilation avec récupération d’énergie à échanger chaleur et humidité entre l’air entrant et l’air sortant, au lieu de reposer uniquement sur un transfert de chaleur classique. Le système en papier a conservé 80,2 % de la chaleur latente du composite en vrac, et son épaisseur équivalente de couche d’air était de 0,71, sous le seuil critique indiqué de 1,0 pour la perméabilité à la vapeur d’eau. Les chercheurs ont également indiqué qu’il respectait les critères de performance applicables des normes ISO 12572 et ASTM.

Il s’agit d’une brique technologique prometteuse, pas d’un produit déjà en service. L’équipe estime que le matériau pourrait à terme être utilisé dans la ventilation avec récupération d’énergie, les façades des bâtiments et les systèmes de confort thermique, mais un déploiement à plus grande échelle nécessitera encore des travaux sur les besoins énergétiques de production, les coûts de fabrication et les performances technico-économiques. Les résultats ont été publiés dans Biochar.