Doctorant nouveaux systèmes redox pour une conversion efficace de l'énergie (H/F)

Sujet de thèse :
Cette thèse de doctorat, "Nouveaux systèmes redox pour une conversion thermogalvanique efficace de l'énergie dans des liquides ioniques", fait partie d'un projet ANR intitulé WH-RECOLTE, impliquant 3 laboratoires (SPHYNX, SPEC, IRAMIS, CEA-CNRS, IJCLab,CNRS-Université Paris-Saclay et PHENIX,CNRS-Sorbonne Université), qui vise à faire progresser notre compréhension actuelle des mécanismes de conversion de l'énergie thermique en électricité dans les liquides complexes et à démontrer le véritable potentiel de la technologie thermoélectrique liquide pour les applications de récupération de la chaleur perdue. L’objectif est d’obtenir des matériaux et des dispositifs thermoélectriques liquides robustes, meilleurs que l’état actuel de l’art et de plus rentables, non toxiques et modulables. L’application principale sera la production d'électricité à petite échelle (1~100 W) à partir d'un flux de chaleur externe. Cependant, les connaissances de base de WH-RECOLTE peuvent être étendues à des applications hors de la recherche sur les énergies renouvelables, telles que les capteurs de température et de polluants chimiques.

La thermoélectricité, la capacité d'un matériau à convertir la chaleur en énergie électrique, est connue pour exister dans les liquides depuis de nombreuses décennies. Les valeurs observées du coefficient Seebeck (Se = - ΔV/ΔT, le rapport entre la tension induite (ΔV) et la différence de température appliquée (ΔT)) sont généralement d’un ordre de grandeur supérieur à celles trouvées dans des dispositifs solides. Cependant, en raison de la faible conductivité ionique des liquides, l’efficacité de conversion était très faible, empêchant l’utilisation de cellules thermogalvaniques contenant de solvants conventionnels dans des applications de récupération de chaleur perdue à basse température. Les perspectives de cette technologie se sont éclaircies au cours de la dernière décennie avec le développement des liquides ioniques (LI) [1-3]. Les LI sont des sels fondus dont le point de fusion est inférieur à 100 °C. Par rapport aux liquides classiques, ils présentent de nombreuses propriétés physico-chimiques intéressantes telles qu’un point d'ébullition élevé, une faible pression de vapeur, une conductivité ionique élevée et une faible conductivité thermique accompagnées de valeurs de Se plus élevées. Plus récemment, une étude expérimentale menée par IJCLab et SPEC a révélé que des valeurs record de Se peuvent être atteintes grâce aux phénomènes de complexation compétitive de métaux de transition en milieu liquide ionique. La compréhension de la spéciation chimique en solution et des propriétés redox du milieu est donc une étape très importante vers la conception rationnelle des cellules thermogalvaniques.

L’objectif de cette thèse est de réaliser une étude fondamentale sur le comportement chimique et redox de solutions de sels métalliques (Fe, Cu, Ce…) dans des liquides ionique
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