De nouveaux modèles pour décrire comment les produits chimiques en solution réagissent aux courants électriques
La conduction électrique des solutions aqueuses a des applications techniques dans l'ensemble du monde moderne, notamment pour la production et le stockage d'énergie, ainsi que dans une grande variété d'autres procédés industriels. Cependant, les produits chimiques en solution se comportent de manière imprévisible lorsqu'ils sont soumis à un courant électrique, ce qui rend très difficile la modélisation de leur comportement. Une réponse à ce problème permettrait aux scientifiques de développer plus facilement de nouveaux processus électrochimiques, à l'aide de modèles plus précis. Ainsi, l'initiative COTRAPHEN (Coupled ion- and volume-transfer phenomena in heterogeneous systems: Modeling, experiment and applications in clean energy, micro-analysis and water treatment), financée par l'UE, a entrepris d'effectuer un certain nombre d'expériences qui pourraient fournir des données pour de nouveaux modèles de ces systèmes. COTRAPHEN a rassemblé des mathématiciens, des chimistes et des physiciens pour répondre à ces problèmes de manière multidisciplinaire. Ces chercheurs ont créé des expériences afin de produire des données pour des modèles particuliers, et ils ont travaillé pour améliorer la modélisation des systèmes pour lesquels il n'était pas possible de faire d'expériences. Les types de systèmes sur lesquels le projet COTRAPHEN a travaillé incluent le dépôt par électrophorèse sans courant, les solutions d'électrolyte mixte arbitraires, les assemblages membrane-électrode pour piles à combustible et les membranes échangeuses d'ions. Les chercheurs ont créé des systèmes expérimentaux pour une électrodialyse à courant pulsé, limitant les courants à des interfaces nanoscopiques, et un dépôt par électrophorèse dans des piles à combustible à membrane électrolyte polymère à haute température. Ils ont créé ou amélioré des modèles de dépôt électrophorétique, limitant au maximum les transferts de courant au cours de l'électrodialyse, et la convection électrique causée par les surfaces de membranes ondulées. Les résultats de ce projet seront utiles pour les chercheurs qui travaillent sur les sources d'énergie propre, le traitement de l'eau et d'autres technologies environnementales et industrielles.
