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RÉSUMÉ
Dans un contexte économique très largement concerné par les problèmes d’énergie, la recherche de nouvelles technologies se penche sur les propriétés physiques qui pourraient être utilisés pour fabriquer des générateurs sur des grandes plages de puissance. Il s'avère que les nanotechnologies bénéficient grandement au développement de ces systèmes thermoélectriques. Après une explication physique des phénomènes, l'article présente l’utilisation énergétique des phénomènes concernés au travers de deux cas : l’émission thermoélectrique et la thermoélectricité. Tout ces résultats laissent présager des améliorations spectaculaires du rendement des générateurs et refroidisseurs thermoélectriques.
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Within an economic context extremely concerned with energy issues, the search for new technologies is focusing on physical properties that could be used in order to manufacture high-power generators. It appears that nanotechnologies contribute greatly to the development of these thermoelectric systems. After having provided a physical explanation of the phenomena, this article presents the energetic use of these phenomena via two cases: thermoelectric emission and thermoelectricity. All these results point to spectacular improvements in the yield of generators and thermoelectric coolers.
Auteur(s)
-
John STOCHKOLM
INTRODUCTION
Des résultats très récents montrent une activité de recherche et développement très intense qui laisse présager, au vu des résultats de laboratoires, des améliorations spectaculaires du rendement des générateurs et refroidisseurs thermoélectriques.
DOI (Digital Object Identifier)
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2. Introduction
On sépare classiquement les phénomènes couplés thermoélectriques en deux domaines, suivant qu'ils se passent entièrement dans la matière ou comportent une barrière de vide.
Dans le premier cas, il s'agit de la thermoélectricité tandis que dans le second on parle plutôt d'émission thermoélectronique (voire parfois, à tort, d'émission thermo-ionique). Nous allons voir qu'en fait les processus physiques mis en jeu sont très proches et qu'on peut même faire appel aux deux dans un système.
Les effets thermoélectriques furent découverts il y a très longtemps ; en 1821, le physicien prussien Seebeck remarqua qu'une aiguille aimantée était déviée lorsqu'elle était placée à proximité d'un circuit formé de deux conducteurs différents dont les jonctions n'étaient pas à la même température (figure 1).
Il avait découvert l'effet qui porte son nom et en donna bien sûr, vues les connaissances de l'époque, une explication erronée. Cependant, il avait réalisé le premier générateur thermoélectrique et au vu des recherches très systématiques qu'il fit sur les matériaux aurait pu obtenir un rendement de 3 %, c'est-à-dire autant que les machines à vapeur de l'époque ! En 1834, l'horloger français Peltier découvrit l'effet qui porte son nom : dans le même circuit, branché aux bornes d'un générateur, une des soudures chauffe tandis que l'autre refroidit (figure 2).
Il avait réalisé la première pompe à chaleur thermoélectrique. Bien entendu, lui aussi expliqua le phénomène de façon erronée et il fallut attendre Lord Kelvin pour avoir l'explication phénoménologique correcte de ces phénomènes (et de quelques autres associés) .
L'émission thermoélectronique fut aussi découverte il y a fort longtemps, en 1884, par un ingénieur génial, l'américain Edison : il scella une plaque métallique dans une de ses premières lampes à incandescence et constata que, dans l'ampoule sous vide, un courant passe...
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BIBLIOGRAPHIE
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