Thermoélectricité : la technologie utilisée par Perseverance bientôt exploitable sur Terre ?

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Un générateur thermoélectrique à radio-isotope. C’est le choix qu’a fait la Nasa pour assurer l’alimentation de Perseverance, le dernier rover qu’elle a envoyé sur Mars. Le tout pendant plusieurs années et sans dépendre du rayonnement solaire. Comment ça fonctionne ? Simplement par transformation de la chaleur émise par la radioactivité naturelle de plutonium 238 en électricité – grâce à des matériaux que les physiciens qualifient de thermoélectriques.

Traditionnellement, ces matériaux thermoélectriques comptent sur les propriétés d’éléments lourds pour transformer efficacement une différence de température en électricité. Le plomb (Pb), le bismuth (Bi), le tellure (Te). Des éléments malheureusement peu respectueux de l’environnement. Des éléments également peu abondants, ce qui les rend généralement assez chers. Mais des chercheurs de l’université Duke et de l’université de l’État du Michigan (États-Unis) ont peut-être trouvé une solution plus efficace, plus respectueuse de l’environnement et plus économique. Reposant sur des éléments plus légers.

Rappelons que les éléments plus légers sont considérés par les physiciens comme peu adaptés à la conception de matériaux thermoélectriques, car leur conductivité thermique est trop élevée. Résultat : ils transfèrent trop de chaleur pour maintenir le différentiel indispensable à la production d’électricité.

Une représentation de la structure cristalline de l’un des matériaux thermoélectriques étudiés par les chercheurs de l’université Duke et de l’université de l’État du Michigan (États-Unis) : le Mg3Sb2. Les atomes de magnésium (Mg) sont en orange. Les atomes d’antimoine (Sb) sont en bleu. © ORNL, Jill Hemman
Une représentation de la structure cristalline de l’un des matériaux thermoélectriques étudiés par les chercheurs de l’université Duke et de l’université de l’État du Michigan (États-Unis) : le Mg3Sb2. Les atomes de magnésium (Mg) sont en orange. Les atomes d’antimoine (Sb) sont en bleu. © ORNL, Jill Hemman

Du magnésium pour des matériaux thermoélectriques performants

Mais les chercheurs ont découvert, à leur grand étonnement, qu’en introduisant du magnésium (Mg) dans leurs matériaux thermoélectriques, ils obtenaient une conductivité thermique remarquablement faible malgré la faible densité de masse de l’élément. Grâce à...

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