Ingénieur de recherche, poste de 18 mois - Osmose à variation de volume pour récolter l'énergie osmotique

Description du projet

La récupération de l'énergie de mélange des solutions salines, telles que l'eau douce et l'eau de mer, offre une source d'énergie décarbonée, renouvelable et non intermittente, dont le potentiel est comparable à la demande mondiale d'énergie électrique [1]. Cette « énergie bleue » est cependant inexploitée car les procédés les plus avancés, basés sur des membranes sélectives, fournissent des densités de puissance de l'ordre de 1 W/m² de membrane, ce qui est beaucoup trop faible pour être économiquement viable. Il est maintenant établi que le principal phénomène limitant appelé polarisation de la concentration, situé à l'interface membrane/fluide en volume, est associé au lent transport diffusif 1D transversal à cette interface. Pour contourner ce problème, nous abordons le défi de la récolte d'énergie osmotique avec une perspective complètement différente en considérant une approche sans membrane. Nous proposons un processus basé sur un cycle de remplissage/vidange d'eau pure de particules nanoporeuses hydrophobes et sélectives pour les ions [2], que nous appelons osmose à oscillation de volume (VSO). Cette approche tire parti d'un transport diffusif rapide en 3D autour de chaque particule de taille micrométrique, ce qui empêche la polarisation de la concentration pendant le remplissage/vidage. Ce système VSO convertit l'énergie osmotique en énergie hydraulique à haute pression au cours d'un cycle [3]. Une pression osmotique élevée de plusieurs centaines de bars peut être gérée, ce qui est compatible avec l'utilisation d'une saumure saturée correspondant à des densités de puissance élevées. Pour une saumure de NaCl saturée, une puissance de quelques kW par kg de matériau nanoporeux est attendue, ce qui est du même ordre qu'une batterie Li/ion.
L'objectif de ce projet appliqué est de construire un prototype de laboratoire afin de démontrer cette nouvelle approche de récupération d'énergie et de caractériser ses performances. La pierre angulaire du prototype reposera sur un appareil de mesure existant qui sera adapté pour réaliser le processus de conversion d'énergie d'intérêt au moyen d'équipements hydrauliques supplémentaires intégrés à cet appareil. La personne recrutée aura l'opportunité d'interagir avec des chercheurs et des doctorants travaillant sur cet aspect fondamental lié à ce système.

Profil

Les candidats doivent avoir une solide expérience en ingénierie des procédés. Une bonne connaissance de l'hydraulique et des équipements à haute pression sera appréciée, de même que de bonnes compétences en instrumentation. Le candidat doit apprécier le travail en équipe et en autonomie. Le candidat doit être force de proposition, motivé par l'innovation et à l'aise avec les défis !

Candidature

Veuillez envoyer les documents suivants par courrier électronique :

• un curriculum vitae
• les coordonnées d'au moins deux personnes de référence
• une lettre de motivation avec des détails sur les projets d'avenir.

Vous serez contacté(e) par courriel si vos compétences et votre expérience correspondent au profil recherché.

Références

[1] B. E. Logan and M. Elimelech. Membrane-based processes for sustainable power generation using water. Nature, 488.7411 (2012), DOI: 10.1038/nature11477.
[2] M. Michelin-Jamois et al. Giant osmotic pressure in the forced wetting of hydrophobic nanopores, Phys. Rev. Lett. 115 (2015), DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.036101.
[3] C Picard, E Charlaix, and W Chèvremont. Method for converting osmotic energy into hydraulic energy and for desalination WO2022/258912. 2022.