Etude du système MgSO₄-H₂O pour le stockage de chaleur par composite à sorption

National audienceLes systèmes de stockage de chaleur par sorption sont des technologies prometteuses du point de vue des perspectives qu’elles ouvrent dans l’exploitation d’énergies alternatives. En effet, ces systèmes permettent par exemple de valoriser l’excès d’énergie solaire obtenu pendant l’été et la journée pour réaliser un stockage de chaleur de longue durée, de sorte à pouvoir utiliser cet excès pendant les périodes de chauffage. Ce procédé permet d’obtenir une densité énergétique théorique potentiellement élevée (entre 300 et 600 kWh par m3 de solide réactif) et de s’affranchir des pertes thermiques dans le temps. L’utilisation de composites issus de l’alliance entre un matériau de sorption et un sel hygroscopique apparaît comme une solution intéressante pour le stockage de la chaleur. Le composite zéolite/MgSO4 montre une bonne cyclabilité ainsi qu’une puissance suffisante pour alimenter un bâtiment à basse consommation. Néanmoins le développement d’un tel système reste un défi technologique, le frein principal étant la compréhension incomplète des phénomènes physico-chimiques mis en jeu. Un des objectifs de ce travail est donc l’étude des réactions d’hydratation/déshydratation sur le sel hygroscopique MgSO4 à l’échelle microscopique. Cette étude sera préalable au couplage sorption/transferts à l’échelle du composite zéolite / sulfate de magnésium, qui nécessitera également la compréhension des mécanismes de transfert de chaleur et de masse. Dans cette optique, une étude de la cinétique est réalisée au travers d’expériences de thermogravimétrie et de caractérisations physico-chimiques des solides. Les résultats obtenus, montrent que la teneur en eau dans le sulfate de magnésium est une fonction de la température pour une pression de vapeur d’eau constante. Et à température constante, la teneur en eau varie avec la pression de vapeur d’eau. Le système d’équilibre est donc divariant et certaines formes hydratées du sulfate de magnésium apparaissent comme des solutions solides d’insertion d’eau dans le sulfate