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Nouvelles Perspectives pour l’énergie bleue :
Lorsqu’un mètre cube d’eau de mer est mélangé à un mètre cube d’eau de rivière, 1 Mega Joule d’énergie de mélange est libérée. Trouver un moyen performant de collecter cette énergie serait une avancée majeure dans le domaine des énergies renouvelables. Actuellement aucun des procédés existant n’est rentable financièrement. Une étude économique montre que le seuil de rentabilité est
fixé à 2.4 Watt/m2 .
Dans ce projet nous proposons un stratégie en rupture pour améliorer les procédés d’electrodialyse inverse.
– Nous proposons de modifier les membranes commerciales de façon à augmenter les potentiels de circuits ouverts. Les électrodes choisies seront des électrodes capacitives de type carbone. La densité de puissance des cellules actuelles sera multipliée par 4 et dépassera le seuil de rentabilité financière.
– L’originalité de l’approche consiste à n’utiliser qu’une seule membrane dans la cellule et une récupération capacitive des courants. Ceci nécessite de redessiner les cellules d ‘électrolyse inverse, de segmenter les électrodes, de modifier les flux.
Le but de ces deux tâches est de proposer à terme une cellule qui produira 7 Watt/m2. De façon à générer des gradients importants une zone de pré-concentration en sel sera mise en place sur la cellule.
En fonction des résultats le contrat pourra être renouvelé un an. Cette partie de développement sera alors complétée en seconde année par une partie plus académique où les écoulements au niveau nanofluidique seront étudiés dans des puces spécifiques. Le but de cette étude sera de comprendre les mécanismes de polarisations impliqués sur une assemblée de nanocanaux.
Les compétences recherchés au niveau de ce stage post doctoral sont une connaissance de l’électrochimie ou des écoulements aux petites échelles, des qualités expérimentales, et la volonté d’acquérir des notions en microfabrication : impression 3D.
Le poste est à pourvoir en septembre 2021.
New Perspectives for Blue Energy :
When one cubic meter of seawater is mixed with one cubic meter of river water, 1 Mega Joule of mixing energy is released. Finding an efficient way to collect this energy would be a major breakthrough in the field of renewable energy. Currently, none of the existing processes is financially profitable. An economic study shows that the break-even point is set at 2.4 Watt/m2 .
In this project we propose a breakthrough strategy to improve the reverse electrodialysis processes. -We propose to modify commercial membranes in order to increase the open circuit potentials. The chosen electrodes will be capacitive carbon electrodes. The power density of the current cells will be multiplied by 4 and will exceed the financial break-even point.
The originality of the approach consists in using only one membrane in the cell and a capacitive recovery of the currents. This requires redesigning the reverse electrolysis cells, segmenting the electrodes and modifying the flows.
The goal of these two tasks is to eventually propose a cell that will produce 7 Watt/m2. In order to generate important gradients, a salt pre-concentration zone will be set up on the cell.
Depending on the results, the contract may be renewed for one year. This development part will then be completed in the second year by a more academic part where the flows at the nanofluidic level will be studied in specific chips. The goal of this study will be to understand the polarization mechanisms involved in a nanochannel assembly.
The skills required for this post-doctoral internship are a knowledge of electrochemistry or small scale flows, experimental skills, and the willingness to acquire notions in microfabrication : 3D printing
Contact : annie.colin@espci.fr