Influence de la porosité sur les propriétés thermoélectriques du Fe2VAl et sur les performances d'un module thermoélectrique transverse Fe2VAl/Cu

(fre) La crise énergétique mondiale rend urgente l’introduction de nouvelles alternatives pour la production d’énergie. La technologie de production d’énergie thermoélectrique s’est avérée être essentielle dans le domaine des technologies de conversion des énergies renouvelables. Dès lors, les matériaux thermoélectriques pourraient être une des solutions afin de lutter contre la crise énergétique mondiale et pallier à la pollution quotidienne. Dans ce travail, nous étudions tout d’abord l’influence de la porosité sur les propriétés thermoélectriques du Fe2VAl, ensuite, nous étudions également l’influence de cette porosité sur les performances d’un module thermoélectrique transverse Fe2VAl/Cuivre. Différents échantillons de Fe2VAl ont été réalisés par frittage afin d’obtenir différentes valeurs de porosité. Les différentes mesures des propriétés thermoélectriques se sont avérées être bénéfiques pour le facteur de mérite puisque celui-ci s’est vu augmenté pour des valeurs de porosités croissantes. L’augmentation du facteur de mérite serait le fruit d’une inhomogénéité au niveau de la microstructure du Fe2VAl. En choisissant les conditions de frittage optimales qui forment la microstructure, le facteur de mérite se verrait optimisé. De nombreux modèles existent permettant de modéliser les conductivités thermiques et électriques des matériaux en fonction de leur porosité, mais peu de modèles s’attardent aux matériaux thermoélectriques. Nous avons montré qu’il était possible d’intégrer une modélisation de l’impact de la porosité du Fe2VAl sur ses conductivités, à condition qu’un paramètre empirique soit choisi de manière adéquate. Ce paramètre empirique dépendant de la microstructure du Fe2VAl, qui elle s’est avérée être très inhomogène. Finalement, par la réalisation d’une simulation, nous avons montré qu’il était possible d’augmenter la valeur du facteur de mérite d’un module thermoélectrique transverse Fe2VAl/Cuivre lorsque la porosité dans le Fe2VAl augmente, en choisissant un angle d’inclinaison optimal. Ceci étant le fruit de l’interdépendance des paramètres thermoélectriques très différents pour le Fe2VAl et le cuivre.

(eng) The global energy crisis makes it urgent to introduce new alternatives for energy production. Thermoelectric power generation technology has proven to be essential in all renewable energy conversion technologies. Therefore, thermoelectric materials could be one of the solutions to fight the global energy crisis and alleviate the daily pollution. In this work, we first study the influence of porosity on the thermoelectric properties of Fe2VAl, then we also study the influence of this porosity on the performance of a Fe2VAl/Copper thermoelectric module. Different samples of Fe2VAl were made by sintering to obtain different porosity values. The various measures of thermoelectric properties have proved beneficial for the figure of merit since it has been increased for increasing porosity values. The increase in this figure of merit would be the result of inhomogeneity in the Fe2VAl microstructure. By choosing the optimal sintering conditions that form the microstructure, the figure of merit would be optimized. Many models exist to model the thermal and electrical conductivities of materials according to their porosity, but few models focus on thermoelectric materials. We have shown that it is possible to integrate a modeling of the impact of Fe2VAl porosity on its conductivities, provided that an empirical parameter is chosen appropriately. This empirical parameter depends on the microstructure of the Fe2VAl, which proved to be very inhomogeneous. Finally, by performing a simulation, we showed that it was possible to increase the value of the figure of merit of a transverse Fe2VAl/Copper thermoelectric module when the porosity in the Fe2VAl increases, choosing the optimal tilt angle. This is the result of the interdependence of very different thermoelectric parameters for Fe2VAl and copper.