Changement de phase : une cinétique assimilable à un essai de fluage ?
La baisse de l’utilisation de ressources fossiles au profit d’énergies renouvelables intermittentes implique le développement de systèmes de stockages d’énergie toujours plus performants. Grâce à leur grande capacité de stockage thermique, les matériaux à changement de phase (MCP) se sont imposés comme les plus sérieux candidats pour stocker efficacement et durablement l’énergie. Très avantageux thermiquement parlant, ils sont toutefois accompagnés d’une problématique mécanique majeure : une expansion volumique élevée, pouvant aller jusqu’à 15%. Cet article propose une approche expérimentale visant à quantifier cette expansion volumique et à explorer une analogie avec un essai de fluage. Le dispositif expérimental repose sur une cellule constituée de deux cylindres creux en PMMA. Le premier, chauffé par un bain d’eau thermostaté, joue le rôle de source thermique. Le second agit comme isolant pour limiter les pertes de chaleur. Une hauteur H de MCP liquide est confinée entre les deux cylindres et repose sur une lame d’eau. Les paraffines utilisées (gamme RT de Rubitherm) sont non miscibles à l’eau et présentent une densité inférieure, ce qui les positionne dans la partie supérieure de la cellule. L’ensemble est connecté à une colonne d’eau permettant de contrôler l’expansion volumique du MCP et de mesurer le volume d’eau déplacé. Deux configurations expérimentales ont été étudiées : Application de deux gradients thermiques distincts sur un même MCP (RT35) Application d’un gradient thermique identique sur deux MCP différents (RT35 et RT42) La variation du volume d’eau déplacé est enregistrée en fonction du temps pour chaque configuration. L’objectif de cette communication est de discuter la pertinence d’une analogie entre la solidification d’un MCP et un essai de fluage, en s’appuyant sur les cinétiques observées.
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