Thèse : Étude de l'équilibre et du transport de solutions électrolytiques confinées - Dandara Velasco

L’énergie bleue est le terme donné à l’énergie générée par la différence de salinité entre deux masses d’eau. Un processus osmotique permet de convertir cette énergie en électricité, à partir du flux d’ions à travers les membranes, comme dans les processus de collecte d’énergie PRO ou RED. On estime que l’énergie produite par l’Energie Bleue dans le monde équivaut à 1000 centrales nucléaires. Cependant, la densité de puissance des technologies actuelles est trop faible pour que le processus soit rentable et techniquement viable.

D’un point de vue physique, cette question s’inscrit dans le thème général de la conversion de l’énergie dans la nanofluidique. Ces conversions sont basées sur le couplage entre l’hydrodynamique, l’électrocinétique et le transport d’espèces ioniques. Ces couplages dépendent évidemment des propriétés des fluides confinés, mais aussi des caractéristiques d’équilibre des systèmes telles que la charge de surface. A notre connaissance, il n’existe pas d’expérience permettant de mesurer simultanément les propriétés de transport et des propriétés d’équilibre d’un système nanofluidique.

Dans ce manuscrit, le développement instrumental d’un Appareil à Force de Surface dynamique est présenté. Cette machine et son environnement ont été adaptés pour étudier des solutions d’électrolytes confinées sur cinq ordres de grandeur (10 μm à 1 Å), avec un contrôle environnemental strict. Les expériences ont été réalisées sur des solutions aqueuses de NaCl, confinées entre des surfaces de verre Borosilicaté ou revêtues de Nitrure de Bore. Nous avons montré l’existence d’une surdissipation induite par les ions des électrolytes par rapport à un comportement newtonien classique. Des résultats préliminaires sur l’influence de la concentration ionique et ceux de la charge de surface sur la surdissipation de l’électrolyte sont présentés.

Jury :

• Carlos Drummond du CRPP à Bordeaux, rapporteur
• Christophe Ybert de l'ILM à Lyon, rapporteur
• Marie-Caroline Jullien de l'IP Rennes, examinatrice
• Hugues Bodiguel du LRP Grenoble, examinateur

Direction de thèse :

Romain Lhermerout, Élisabeth Charlaix, Benjamin Cross, Enric Santanach-Carreras