Comment stocker de l’énergie thermique de manière durable et efficace, puis la restituer lorsque nécessaire ? C’est l’objectif du projet HARMONY, financé dans le cadre de l’Appel à projets générique 2026 de l’ANR, au titre du dispositif Jeunes Chercheuses et Jeunes Chercheurs (JCJC).
Le projet s’intéresse aux matériaux à changement de phase (MCP), capables d’absorber une grande quantité de chaleur lorsqu’ils fondent et de la restituer lors de leur solidification. HARMONY étudiera plus particulièrement des MCP organiques biosourcés, notamment des alcools de sucre et des esters, comme alternatives aux matériaux conventionnels dérivés du pétrole.
Pour améliorer les transferts de chaleur, ces matériaux seront intégrés dans des structures poreuses tridimensionnelles appelées surfaces minimales triplement périodiques (TPMS). Leur géométrie, constituée d’un réseau fortement interconnecté offrant une grande surface d’échange, pourrait favoriser la circulation de la chaleur au sein du composite.
Le projet cherchera notamment à comprendre comment la structure de ces composites influence leur capacité à stocker et restituer la chaleur. Les chercheurs étudieront le comportement du MCP lorsqu’il fond et s’écoule dans la structure poreuse, puis lorsqu’il se solidifie. Une attention particulière sera portée sur les mécanismes complexes liés au changement de phase dans les structures poreuses, ainsi que les transferts de chaleur associés aux écoulements en phase liquide. L’efficacité énergétique de tels systèmes sera évaluée et étudiée au fil de cycles répétés de chauffage et de refroidissement.
Pour cela, HARMONY adoptera une approche principalement expérimentale, combinant notamment imagerie par résonance magnétique (IRM), spectroscopie Raman et techniques de caractérisation thermophysique. Ces travaux permettront d’obtenir de nouvelles données expérimentales sur ces composites et de mieux évaluer la pertinence des modèles numériques utilisés pour décrire leur comportement.
À terme, l’objectif est d’identifier les conditions permettant à ces matériaux biosourcés de constituer des solutions de stockage thermique performantes, durables et fiables.
Coordonné par Nicolò Sgreva, chargé de recherche CNRS au sein de l’équipe « Fluides et écoulements complexes dans l’industrie et la nature », le projet HARMONY mobilise plusieurs expertises complémentaires du LEMTA : les équipes « Gestion de la chaleur », « IRM pour l’ingénierie » et « Transport de l’énergie dans les matériaux, interfaces et nanostructures ».
Financement total : 320 k€ – Durée : 42 mois
