Composite pour réacteur thermochimique
Résumé
Élaboration d'un composite nouveau à base de mousse métallique imprégnée de cristallites d'hydrates de sel (par ex. CaCl2-nH2O, n entier, entre 1 et 6), qui sert de cœur de réacteur thermochimique pour stockage d'énergie, en vue du chauffage saisonnier de bâtiments et d'eau chaude sanitaire. L'énergie excédentaire à stocker est fournie au composite sous forme thermique, afin de le déshydrater. La vapeur d'eau extraites peut être stockée (système fermé) ou évacuée dans l'atmosphère (système ouvert). La chaleur est stockée sous forme de potentiel chimique d'hydratation. Lors de l'hydratation, réaction fortement exothermique, la chaleur est utilisée pour le chauffage domestique. Les cristallites d'hydrates de sel sous forme de poudre en vrac souffrent d'un phénomène de compaction lors des cycles d’hydratation, du fait de leur déliquescence. Ceci entraîne rapidement une perte de surface spécifique de réaction et de cinétique du transfert de masse (vapeur d'eau). De plus, les hydrates de sel ne sont pas de bons conducteurs de chaleur. Le composite sert à palier à tous ces problèmes. La mousse métallique (par ex. Al, Cu, Ni...) est constituée de pores ouverts de l'ordre de 300 micromètres de diamètre. La mousse contient environ 50% en poids d'hydrates de sel, qui sont distribuées régulièrement et n'obstruent pas les entrées de pores. La mousse métallique sert simultanément pour i) assurer la tenue mécanique du composite, ii) empêcher l'agglomération des cristallites lors de leur déliquescence (liée à l'hydratation) et limiter la perte de surface spécifique de réaction, iii) assurer le transfert de masse (vapeur d'eau) et les transferts thermiques lors des cycles de déshydratation et d'hydratation. Les mesures thermochimiques cycliques réalisées en calorimètre sous conditions contrôlées (déshydratation sous azote sec et hydratation sous 55 % d'humidité relative) ont démontré la stabilité cyclique des performances thermochimiques du composite en comparaison de celles des hydrates en vrac, dont les performances se dégradent au cours des cycles. Les observations par microscopie électronique à balayage ont confirmé la stabilité de la microstructure des composites, qui maintiennent la porosité ouverte, malgré certaines redistributions locales des hydrates déliquescents. La mousse métallique joue pleinement les différents rôles sus-cités.