Utiliser le soleil pour générer du froid

Les systèmes solaires thermiques fonctionnant sur le principe d’adsorption d’eau intéressent particulièrement les industriels de la réfrigération car ils permettent de s’affranchir des réfrigérants polluants (chlorofluorocarbones par exemple) actuellement utilisés dans les systèmes frigorifiques à compression. Ces réfrigérateurs solaires opèrent selon un cycle thermique d’adsorption(*) et de désorption d’eau par un matériau adsorbant capable de fixer l’eau dans ses pores et la libérer sous l’effet de la température. En captant le rayonnement solaire pour désorber l’eau, ils absorbent la chaleur associée et maintiennent ainsi le froid dans une enceinte. 

Des chercheurs de l’Institut Charles Gerhardt Montpellier (CNRS/ENSCM/Université de Montpellier) en collaboration avec une équipe coréenne (KRICT/Daejon) viennent de mettre au point un nouveau matériau nanoporeux performant pour ces systèmes de réfrigération à adsorption. Ce solide hybride poreux cristallisé conçu par simulations numériques avant d’être synthétisé puis testé en laboratoire fait partie de la famille des Metal-Organic-Framework (MOFs), composés formés par l’association d’un oxyde de métal et d’un ligand organique. Ce nouveau MOF qui porte le nom de KMF-1 (KMF pour KRICT-CNRS Montpellier Framework) est constitué de chaines d’oxyde d’aluminium connectées par des cycles aromatiques formant des canaux microporeux capable d’adsorber une quantité importante d’eau et de la désorber facilement à une température inférieure à 70°C accessible sous rayonnement solaire.

KMF-1 présente des performances en réfrigération supérieures à celles des meilleurs adsorbants commerciaux actuels, avec notamment une capacité exceptionnelle en terme de chaleur stockée, combinée à une très bonne stabilité chimique et une voie de synthèse impliquant des solvants verts. Ce matériau présente également des performances uniques en terme de production de chaleur, qui fait de lui un candidat de premier choix pour son utilisation dans des pompes-à-chaleur. Ces travaux, à retrouver dans la revue Nature Communications, permettent d’envisager prochainement une réfrigération propre et efficace. 

(*) L’adsorption est un phénomène de surface où des atomes, des ions ou des molécules (adsorbats) d’une phase gazeuse ou liquide se fixent sur une surface solide (adsorbant). A ne pas confondre avec l'absorption où un liquide est absorbé dans le volume d'une phase solide.

Rédacteur : CCdM