Nouveaux matériaux avancés pour le stockage thermique hautes températures : cas du péritectique Li4Br(OH)3
Un mix énergétique large doit permettre de tirer profit de chaque technologie pour mener une transition énergétique efficace et résiliante mais sa faisabilité repose sur le stockage. Les secteurs de la métallurgie, des céramiques, du verre, du solaire thermique à concentration, de la chimie etc. doivent envisager le stockage de l’énergie thermique pour y parvenir. Jusqu’à présent, le choix des matériaux considérés pour les unités de stockage pour une gamme de températures de travail variant entre 300 et 600∘C concerne les matériaux à changement de phase. Il s’agit principalement de compositions eutectiques qui présentent l’avantage de se comporter comme des corps purs : leur fusion est congruente et se produit à température constante. Cependant, l’étude théorique de diagrammes de phase de systèmes binaires à base de sels a montré que les composés péritectiques stœchiométriques ont, en moyenne, des densités énergétiques deux à trois fois supérieures à celles des matériaux à changement de phase utilisés (sels fondus) dans les centrales solaires à concentration déjà existantes, comme Archimedes en Italie par exemple. Cette performance est liée à une réaction chimique réversible qui vient s’ajouter à la transition solide/liquide lors du processus de décharge d’énergie thermique du matériau.
Ce travail présente le cas d’étude du péritectique Li4Br(OH)3 issu du mélange LiOH/ LiBr. Si Honnerscheid et al. ont démontré expérimentalement l’existence de Li4Br(OH)3, celui-ci n’a jamais été synthétisé en quantité suffisante pour être caractérisé.
Les résultats prouvent qu’il est possible de synthétiser Li4Br(OH)3 par voie thermique classique en dépit de la très grande hygroscopicité des produits initiaux. Sa morphologie a ensuite été comparée à celle issue de la synthèse in situ et en temps réel dans la chambre d’un microscope électronique à balayage. Leurs signatures ont été validées par des essais de diffraction par rayons X. Les résultats préliminaires de caractérisation thermique montrent un potentiel énergétique élevé de Li4Br(OH)3 comme matériau pour des unités de stockage de la chaleur compactes, ne nécessitant pas la mise en place d’une technologie complexe.