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Les stages

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Effets thermoélectriques dans les liquides ioniques et ferrofluides
Thermolectric effects in ionic liquids and ferrofluids

Spécialité

Physique des liquides

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Ingenieur/Master

Unité d'accueil

Candidature avant le

30-04-2017

Durée

4 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

NAKAMAE Sawako
+33 1 69 08 75 38

Résumé/Summary

Il s'agit ici d'étudier expérimentalement les 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 (supercondensateurs, générateur thermoélectrique etc. )
The goal is to investigate experimentally the thermoelectric properties of some complex fluids (eg, ionic liquids , ferrofluids , colloidal solutions of magnetic nanoparticles) to improve our understanding of the physical origin of this phenomenon and to identify new thermoelectric materials for energy storage ( supercapacitors , thermoelectric generator etc.)

Sujet détaillé/Full description

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 ΔV proportionnel à la différence de température ΔT : ΔV=-SΔT. 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=(S2σ/κ)T où σ et κ représentent 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.

Mots clés/Keywords

Energie renouvelable, Récupération de chaleur perdue, Colloïdes, Thermodiffusion, effet Seebeck,
Renewable Energy, Waste heat recovery, Thermodiffusion, Colloids, Seebeck effect

Compétences/Skills

Mesures de transport électrique et thermoélectricité
Electrical, thermal and thermoelectric measurements

Logiciels

Mathematica, LabView

 

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