Thèse : Récupération d'énergie de gradients salins par dispositifs silicium à écoulement multi-échelle - Saranath Seshadri

Le mélange de deux solutions électrolytiques de concentrations différentes est caractérisé par une enthalpie libre de mélange. Sa conversion en travail mécanique utile ou en électricité peut constituer une source d'énergie renouvelable propre communément appelée "énergie osmotique" ou "énergie bleue" dans le cas du mélange d'eau de rivière et d'eau de mer. La nécessité de réduire drastiquement notre dépendance aux combustibles fossiles et le développement remarquable de nouvelles membranes sélectives ont encouragé la mise au point de nouvelles techniques d'extraction de l'énergie bleue. La mise en place de centrales électriques à grande échelle a permis d'identifier certaines limites inhérentes aux approches membranaires pour l'extraction de l'énergie bleue, notamment la polarisation de concentration. Dans ce manuscrit, nous présentons un échangeur nanofludique à base de silicium qui vise à optimiser le transport couplé des solutés à l'échelle nanométrique et à l'échelle microscopique afin de minimiser les problèmes de polarisation de concentration et d'augmenter la récupération d'énergie. L'accent est mis sur la modélisation théorique d'un tel échangeur. Des densités de puissance de deux ordres de grandeur supérieures aux stratégies existantes sont ainsi prédits. Ces résultats théoriques ont été utilisés pour concevoir un protocole de fabrication d’un échangeur multi-échelle, en collaboration avec le CEA-Leti, incorporant les développements récents de l'industrie de la microfabrication pour produire une série de canaux infimes massivement parallélisés. La dernière section du manuscrit discute d'un tel potentiel de parallélisation, qui pourrait conduire à un changement de paradigme dans la génération d'énergie basée sur le gradient de salinité en utilisant des structures silicium.

Jury

• Anne-Laure Biance, rapportrice, (Directrice de recherche, ILM Lyon)
• René van Roij, rapporteur, (Professeur, Utrecht University)
• François Rieutord, examinateur, (Expert innovation, Soitec)
• Hugues Bodiguel, examinateur, (Professeur INP/UGA)