Stockage de la chaleur dans des composites stables pour le chauffage de l’habitacle de véhicules – STOCK-CAR

Les objectifs de STOCK-CAR sont en adéquation avec les besoins actuels de technologies écologiques et énergétiquement économes. Le projet cible le développement et l’évaluation expérimentale d’un système innovant de stockage thermochimique de la chaleur (TCHS) pour les cabines de camion. Ce système TCHS utilisera la chaleur perdue dans le refroidissement du moteur ou les gaz d’échappement pour la charge du matériau de stockage et la vapeur d’eau pour la décharge. L’optimisation de ce procédé nécessite des progrès à la fois sur les matériaux mais également au niveau du réacteur modèle. STOCK-CAR s’attaquera aux deux problèmes en commençant par la synthèse de matériaux originaux, suivie d’une caractérisation détaillée de leurs propriétés physico-chimiques et de leurs performances en stockage, jusqu’à l’optimisation en testant un réacteur de petites dimensions. Des matériaux composites seront réalisés par addition de sels dans des matériaux mésoporeux fonctionnalisés. Des oxydes mésoporeux et des phosphates ainsi que des matériaux à propriétés hiérarchisées (micro/meso/macropores) seront synthétisés en tant que matrice pour des hydrates de sels (Na3PO4, CaCl2, MgSO4, SrBr2). Des modifications de surface des oxydes poreux induiront une modification de leurs propriétés chimiques et texturales. Le contrôle de la porosité des oxydes et de la nature chimique des parois (fonctionnalisation organique et depôt inorganique), permettra d’améliorer la compréhension des paramètres liés à l’efficacité du stockage thermochimique de la chaleur. Dans le domaine des phosphates, des AlPO et des SAPO mésoporeux, plus stables seront synthétisés avec différentes compositions chimiques et tailles de pores, ainsi que des AlPO/SAPO hiérarchisés contenant à la fois des mésopores et des macropores. Une méthodologie de présélection (bases de données thermodynamiques) sera développée pour prédire et contrôler les facteurs physiques influant sur les performances et la durabilité des systèmes de stockage, ainsi que pour rationaliser la conception et l’élaboration des matériaux. Pour s’assurer de la durabilité du composite, nous étudierons la structure et le comportement thermique des matériaux synthétisés en présence de vapeur d’eau. En déterminant les paramètres thermodynamiques et cinétiques de l’interaction eau/solide par calorimétrie (densité d’énergie vs la capacité de sorption), les meilleurs matériaux TCHS seront sélectionnés afin de modéliser le réacteur et optimiser le procédé de restitution de chaleur. Un réacteur à l’échelle laboratoire sera conçu pour tester un maximum d’échantillons avant de réaliser un système réel de stockage de la chaleur adapté à une cabine de camion. En parallèle avec les approches expérimentales, des développements numériques seront réalisés impliquant les critères d’énergie et d’exergie du procédé afin de mettre en évidence les paramètres critiques du système, les phases critiques du cycle et de fournir les perspectives d’optimisation. Les partenaires de STOCK-CAR sont convaincus que par des avancées significatives dans les nouveaux matériaux, ayant une capacité modulable de stockage de la chaleur pendant une période de temps déterminée et avec une vitesse contrôlée de réactions de charge/décharge, il leur sera possible de développer un système de stockage TCHS hautement efficace. STOCK-CAR vise non seulement l’application industrielle mais aussi la compréhension fondamentale des processus d’absorption/désorption des composés développés, étape essentielle pour une telle application. Cela rendra la méthodologie développée transférable à de nombreux autres systèmes complexes mettant en œuvre des procédés de sorption avec des interactions solide/vapeur prévalantes. Les objectifs proposés dans STOCK-CAR sont réalisables en considérant les équipes impliquées (LMCPA, LMI, IRCELYON et LOCIE), qui comportent des spécialistes des matériaux, des thermodynamiciens et des thermiciens.