Nanofluidique et énergie bleue

L’osmose est le phénomène responsable des transferts spontanés de liquides à travers des membranes séparant des volumes d’eau de concentrations différentes en sel. Dans certaines conditions, ces phénomènes permettent de générer des courants électriques entre un réservoir d’eau salée et un réservoir d’eau douce. Basée sur ce principe, la production d’énergie électrique là où l’eau douce des fleuves rencontre l’eau salée des océans est ce qu’on appelle l’Énergie Bleue. Cependant, on observe un écart très important entre les résultats prometteurs sur les nanopores uniques, et les puissances maximales obtenues sur des membranes nanoporeuses.

En conséquence, avant de parvenir à récupérer cette énergie de manière efficace, il est nécessaire de finement comprendre les écoulements dans les nanopores des membranes. En particulier, les effets à l’entrée et à la sortie des nanopores mettent en jeu des couplages complexes entre concentration ionique, champs électrique, forces électrostatiques, pression et écoulements, décris par les équations d’advection-diffusion, de Navier-Stokes, de Boltzmann, et de Poisson.

Notre objectif est d’utiliser des puces nanofluidiques modélisant les membranes nanoporeuses pour étudier expérimentalement ces phénomènes dans des conditions bien contrôlées. On s’intéresse en particulier à l’effet de la densité en nanocanaux.

Principe de la puce nanofluidique utilisée pour cette étude.

Image MEB de la puce nanofluidique : deux rangées de nanocanaux reliant le réservoir central aux réservoirs latéraux. (Crédit photo: Johan Bomer, BIOS lab on a chip, MESA+, Univeristy of Twente)


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