Simulation moléculaire d'électrolytes aqueux dans les carbones nanoporeux : énergie bleue et désalinisation de l'eau
Auteur / Autrice : | Nidhal Ganfoud |
Direction : | Benjamin Rotenberg |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie physique et chimie analytique |
Date : | Soutenance le 24/09/2019 |
Etablissement(s) : | Sorbonne université |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Physicochimie des électrolytes et nanosystèmes interfaciaux (Paris ; 2014-....) |
Jury : | Président / Présidente : Marie-Laure Bocquet |
Examinateurs / Examinatrices : Céline Merlet, Hubert Perrot | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Joly, Benoît Coasne |
Résumé
Lors du mélange de l'eau douce des rivières avec l'eau salée de la mer, une quantité considérable d'énergie est dissipée. Plusieurs procédés sont actuellement à l'étude pour parvenir à exploiter cette énergie bleue (Blue Energy). Inversement, la désalinisation de l'eau de mer pour la production d'eau potable nécessite de très grandes quantités d'énergie. Depuis la proposition en 2009 d'une nouvelle approche pour parvenir à ces objectifs, grâce à des cycles thermodynamiques reposant sur la charge/décharge d'électrodes à forte/faible concentration en sel, expérimentateurs et ingénieurs ont essayé d'améliorer le procédé. Dans ce contexte, l'utilisation d'électrodes nanoporeuses de carbone semble une piste très prometteuse. Un défi de taille reste à relever pour déterminer les quantités pertinentes (capacité électrique et quantité de sel adsorbé en fonction de la composition de l'électrolyte et de sa concentration). En effet, les modèles traditionnels (Poisson-Boltzmann, etc) ne peuvent pas être utilisés dans ce cas où les interactions au niveau moléculaire jouent un rôle essentiel. Nous surmontons cette difficulté grâce aux simulations de dynamique moléculaire, qui permettent également de comprendre les mécanismes microscopiques à l'origine des propriétés observées. Nous étudions également l'influence de la structure microporeuse de l'électrode de carbone ainsi que l'effet de la nature du sel chimique.