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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-17-0010

DOMAINE DE RECHERCHE
Matière molle et fluides complexes / Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
INTITULÉ DU SUJET Français English

Effets thermoélectriques dans les ferrofluides

RÉSUMÉ DU SUJET

Aujourd’hui, une grande part de l’énergie utilisée dans les processus industriels, entre 20 et 50%, est inutilement perdue en "chaleur fatale" sans être réutilisée. Jusqu’à 60-70% de l’énergie dans les moteurs à combustion interne est tout simplement relâchée dans l’atmosphère. Dans ce contexte, la récupération et la transformation en énergie électrique ou mécanique d’une partie de la chaleur fatale représente un enjeu important pour réduire la consommation globale.

Lorsqu'on chauffe un barreau conducteur à une extrémité, les électrons acquièrent de l'énergie cinétique et diffusent vers la partie froide. Les ions positifs par contre restent immobiles et il en résulte un déséquilibre de charge d'où l'apparition d'un champ électrique et d'un potentiel électrique dV proportionnel à la différence de température dT : dV=-SdT. Le facteur de proportionnalité S est appelé "coefficient Seebeck". Ceci fournit un schéma de principe à la conversion d'énergie thermique en énergie électrique (effet Seebeck) ou réciproquement (effet Peltier). Dans les deux cas, le rendement est une fonction croissante du "facteur de mérite" ZT=(S^2/Rho*Lambda)T où Rho et Lambda désignent respectivement les conductivités électrique et thermique du matériau. L'effet thermoélectrique dans des liquides conducteurs tels que les liquides ioniques, les solutions colloïdales chargées, etc., font l'objet de nombreuses études à cause de leur coefficient Seebeck très élevé. L’origine de la valeur élevée du coefficient Seebeck n’est pas encore complètement comprise. De possibles interprétations sont que le coefficient Seebeck croît avec l'entropie transportée par les ions et par les particules colloïdales chargées et que les macro-ions ou particules colloïdales chargées sont adsorbées à la surface des électrodes en créant un effet de double couche électrique (très élevé, à enlever).

Dans ce stage, nous proposons l'étude expérimentale des propriétés thermoélectriques de fluides complexes (e.g., liquides ioniques, ferrofluides (solutions colloïdales de nanoparticules magnétiques) afin de faire progresser notre compréhension sur l’origine physique de ce phénomène et d’identifier les nouveaux matériaux thermoélectriques dans le domaine du stockage de l'énergie (générateur thermoélectrique et supercondensateurs.). Le travail expérimental fera appel aux techniques de mesure du transport thermoélectrique et électrique, à la mesure de la charge thermoélectrique, à la caractérisation électrochimique (voltamétrie cyclique) ainsi que à l'acquisition automatisée des données et à l’interprétation des mesures.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Connaissances en physique de la matière condensée, physico-chimie, electrochimie

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut rayonnement et matière de Saclay
Service de Physique de l'Etat Condensé
Systèmes Physiques Hors-équilibre, hYdrodynamique, éNergie et compleXes
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2017
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

SAWAKO NAKAMAE  

CEA
DRF/IRAMIS/SPEC/SPHYNX
IRAMIS/SPEC
CEA-Saclay
Bât 772
CEA-Saclay
91191 Gif-sur-Yvette

Téléphone : +33 1 69 08 75 38

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
Interfaces: Approches interdisciplinaires / fondements; applications et innovation
DIRECTEUR DE THÈSE

SAWAKO NAKAMAE

CEA
DRF/IRAMIS/SPEC/SPHYNX
IRAMIS/SPEC
CEA-Saclay
Bât 772
CEA-Saclay
91191 Gif-sur-Yvette