Récupération d’énergie osmotique : des effets quantiques ?
Blue energy harvesting: quantum effects?
Laurent Joly (équipe MMCI) a publié avec des collègues de Hambourg et de Zurich un article intitulé " Osmotic transport at the aqueous graphene and hBN interfaces: scaling laws from a unified, first principles description " dans la revue ACS Nano.
Laurent Joly (MMCI group) published with colleagues from Hamburg and Zürich an article entitled " Osmotic transport at the aqueous graphene and hBN interfaces: scaling laws from a unified, first principles description " in the journal ACS Nano.
Des matériaux poreux remplis d'eau salée peuvent produire de l'électricité à partir de l’énergie osmotique de l'eau de mer, offrant ainsi une alternative prometteuse aux sources d'électricité traditionnelles. Le courant électrique est généré dans une couche de liquide de quelques atomes d'épaisseur près des parois des pores. À ces échelles, il est essentiel de décrire les mécanismes de conversion d'énergie dans le cadre de la physique quantique, mais les temps de calculs associés sont prohibitifs. Dans ce travail, les auteurs ont développé un cadre théorique permettant de prédire le courant électrique produit à partir de la simple connaissance de la distribution des molécules d'eau et des ions de sel près des parois solides ; cette distribution peut être prédite avec des simulations quantiques, fournissant ainsi une prédiction "quantique" de la conversion d'énergie. Avec cette méthode, les auteurs montrent que deux matériaux bidimensionnels prometteurs, le graphène et le nitrure de bore, ont des comportements très différents, qui s’expliquent par leurs différentes structures électroniques. Généralement, ce travail ouvre d'importantes perspectives pour la recherche matériaux optimisant la récupération de l’énergie osmotique.
Porous materials filled with salt water can generate electricity from the so-called blue energy, i.e. the osmotic energy of seawater, offering a promising alternative to traditional sources of electricity. The electric current is generated in a few-atoms-thick layer of liquid near the pore walls. At these scales, it is critical to describe the energy conversion mechanisms in the framework of quantum physics, but the associated computation times are prohibitive. In this work, the authors have developed a theoretical framework to predict the electric current produced from the mere knowledge of the distribution of water molecules and salt ions near the solid walls; this distribution can be predicted with quantum simulations, thus providing a "quantum" prediction of the energy conversion. With this method, the authors show that two promising two-dimensional materials, graphene and boron nitride, have very different behaviors, which can be explained by their different electronic structures. Overall, this work opens important perspectives for the search of materials optimizing blue energy harvesting.
