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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

Un solide nanoporeux pour une réfrigération plus efficace

Enjeu technologique et environnemental de plus en plus important, la récupération de chaleur peut passer par l’adsorption/désorption de vapeur d’eau. Des chercheurs de l’Institut des matériaux poreux de Paris (CNRS/ENS Paris/ESPCI Paris/PSL Université) et de l’Institut de chimie moléculaire et des matériaux — Institut Charles Gerhardt Montpellier (CNRS/Université de Montpellier/ENSCM) ont pour cela créé un nouveau matériau hybride nanoporeux, robuste et réalisé en conditions vertes. Selon ces travaux publiés dans la revue Nature Energy, cette poudre présente des performances pour la réfrigération jusqu’à 60 % supérieures aux meilleures solutions actuelles.

 

Les adsorbants d’eau offrent une récupération très intéressante des sources de chaleur issues de procédés industriels ou de l’énergie solaire. L’adsorption de l’eau dégage de la chaleur, tandis que sa désorption en absorbe. Lors de procédés de réfrigération au sein des habitations, les adsorbants ne sont cependant efficaces que lorsque l’eau est désorbée à une température inférieure à 63 °C. Des chercheurs de l’Institut des matériaux poreux de Paris (CNRS/ENS Paris/ESPCI Paris/PSL Université) et de l’Institut Charles Gerhardt Montpellier (CNRS/ENSCM/Université de Montpellier)1 ont mis au point un nouveau solide hybride nanoporeux répondant à cette exigence.

Ce metal-organic framework (MOF) est conçu à partir de minéraux, ici des oxydes de zirconium, connectés par un ligand organique, qui les relie tout en assurant une grande porosité. Il est capable de stocker de grandes quantités d’eau dans ses pores et de la désorber facilement, à moins de 63 °C, et reste chimiquement stable après des utilisations répétées. Ces propriétés aboutissent à des performances en réfrigération jusqu’à 60 % supérieures à celles des meilleurs produits actuellement disponibles. Sa conception se démarque également car elle n’utilise que des solvants verts.

 

1 En collaboration avec l’Institut Lavoisier de Versailles, le Korean Research Institute of Chemical Technology et le synchrotron Soleil.

 

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Gauche : Vue de la structure du Zr-MOF (atomes/polyèdres de Zr en jaune ; atomes d’oxygène et d’hydrogène en rouge et blanc).
Droite : Évolution du coefficient de performances du MOF-Zr en comparaison avec des matériaux poreux de référence
©Christian Serre

 

 

Référence

Sujing Wang, Ji Sun Lee, Mohammad Wahiduzzaman, Jaedeuk Park, Mégane Muschi, Charlotte Martineau-Corcos, Antoine Tissot, Kyung Ho Cho, Jérôme Marrot, William Shepard, Guillaume Maurin, Jong-San Chang, and Christian Serre
A Robust Energy-Efficient Metal-Organic Framework Adsorbent for Refrigeration
Nature Energy October 2018

DOI : 10.1038/s41560-018-0261-6

 

Contacts chercheurs

Christian Serre, IMAP FRE2000, CNRS, ENS, ESPCI Paris, PSL Université
Courriel : christian.serre@ens.fr
T 01 44 32 33 22

Guillaume Maurin, ICGM UMR5253, Université de Montpellier, ENSC Montpellier
Courriel : guillaume.maurin1@umontpellier.fr
T 04 67 14 33 07

 

Contacts institut

Sophie Félix, Stéphanie Younès, INC Communication

 

22 octobre 2018

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