Towards new energy technologies : electromechanical couplings in nanoconfined electrolytes

Le LIPhy cherche un candidat pour une thèse sur les couplages électro mécaniques dans des électrolytes confinés à nanoéchelle avec des applications dans le domaine de l'énergie.

Descriptif

Les électrolytes ont un rôle majeur à jouer dans la transition énergétique, non seulement pour le stockage (supercondensateurs, batteries, piles à combustible) mais aussi pour la récolte (énergie osmotique). Afin de développer des technologies aux performances accrues, il est nécessaire de parvenir à une compréhension fondamentale de la physique des électrolytes sous nanoconfinement (dans des électrodes ou membranes nanoporeuses). Deux phénomènes physiques sont absolument centraux dans ces applications :

l'accumulation de contre-ions sur des surfaces chargées (double couche électrique)
et la génération de flux hydrodynamique, électrique ou ionique par des gradients de pression, de potentiel ou de concentration (couplages électrocinétiques).

Les modèles théoriques existants, basés sur une description continue de la matière et un traitement en champ moyen des interactions électrostatiques, n'ont jamais été examinés expérimentalement. En effet, la plupart des études se sont jusqu'alors concentrées soit sur les propriétés d'équilibre (interactions électrostatiques), soit sur les propriétés de transport (électro-osmose, conductivité, etc.), ce qui a donné lieu à des interprétations incohérentes. L'approche expérimentale que nous proposons consiste à confiner l'électrolyte à l'échelle nanométrique entre deux surfaces macroscopiques et conductrices, et à combiner mesures mécaniques (force d'interaction) et électriques (capacité). Cette approche assurera :

une géométrie modèle de confinement,
et des mesures simultanées des propriétés d'équilibre et de transport couplé.

Nous avons développé dans l'équipe un appareil de force de surface dynamique et très récemment un banc de mesure électrique, permettant de réaliser les mesures mécaniques et électriques souhaitées. L'objectif principal-et le défi- de cette thèse sera de combiner de manière unique ces deux techniques, afin de sonder les couplages électromécaniques dans les électrolytes nanoconfinés