Les nanomatériaux et leurs applications pour l'énergie électrique

Noël Didier

Description

Les nanotechnologies apportent un fort potentiel d’innovation et de rupture dans de nombreux domaines. Leurs applications pour l’énergie en est un champ important, car la synthèse et la structuration des nanomatériaux y ouvrent des voies de progrès notables. Si divers ouvrages décrivent les innovations promises par les nanotechnologies sur des thématiques scientifiques générales ou spécialisées, très peu abordent le chemin qui va des nouvelles propriétés aux applications pour l’énergie électrique et ses usages. Cet ouvrage présente, sur des bases scientifiques solides, les apports des nanotechnologies et plus particulièrement des nanomatériaux aux enjeux de la production d’électricité et de ses usages. Après un panorama des effets physiques qui peuvent être exploités à ces échelles pour améliorer les propriétés des matériaux ou leur fonctionnalité, leur application à la production d’électricité, à son stockage, à ses usages ainsi qu’au traitement de questions environnementales est abordée. Elle conduit à explorer les domaines de l’électrochimie, du photovoltaïque, de la thermoélectricité, des propriétés mécaniques et thermiques des matériaux ou encore des membranes et des surfaces ultrahydrophobes. Chaque chapitre constitue une monographie exhaustive enrichie d’une abondante iconographie et d’une bibliographie très complète. Les meilleurs experts de chaque domaine ont été réunis, faisant de cet ouvrage une référence incontournable. Au confluent de plusieurs disciplines et en prise directe sur un vaste champ d’applications, ce livre s’adresse à un large public : ingénieurs et chercheurs, étudiants des écoles d’ingénieurs ou des universités aux niveaux licence et master.

Sujets

• Emiratos Árabes Unidos
• EAU

Informations

• Publié par: Tec & Doc - Editions Lavoisier
• Date de parution: 10 janvier 2014
• Nombre de lectures: 167
• EAN13: 9782743065041
• Licence : Tous droits réservés
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 14 Mo

Extrait

Les nanomatériaux et leurs applications pour l’énergie électrique

Dans la même collection

e La physique des réacteurs nucléaires, 2 édition S. Marguet, 2013

Guide international du comptage intelligent Fabio Toledo, 2012

Numériser le travail – Théories, méthodes, expérimentations Saadi Lahlou, Valery Nosulenko, Elena Samoylenko, 2012 e L’énergie hydraulique, 2 édition Roger Ginocchio, Pierre-Louis Viollet, 2012 Le système nerveux du réseau français de transport d’électricité (1946-2006) : 60 années de contrôle électrique J. Lecouturier, 2012 Marketing critique : le consommateur collaborateur en question B. Cova, M. Louyot-Gallicher, A. Bonnemaizon, 2010 Graphes et algorithmes M. Gondran, M. Minoux, 2009

Gestion de la complexité dans les études quantitatives de sûreté de fonctionnement des systèmes M. Bouissou, 2008

Calcul de champ électromagnétique : exemples d’application J.-C. Vérité, J.-P. Ducreux, G. Tanneau, P. Baraton, B. Paya, 2007

Les télécommunications au cœur du système électrique français (1946-2000) A. Giandou, C. Leclère, J. Lecouturier, J.-M. Spetebroodt, H. Thibert, A. Vilatte, 2007

Innover en marketing, 15 tendances en mouvement B. Cova, M. Louyot-Gallicher, 2006

Éléments Inis pour l’ingénieur : grands principes et petites recettes P. Thomas, 2006

Évaluation et maîtrise du vieillissement industriel A. Lannoy, H. Procaccia, 2005

Les nanomatériaux et leurs applications pour l’énergie électrique

Coordonné par Didier Noël

www.editions.lavoisier.fr

Direction éditoriale: Emmanuel Leclerc Édition: Mélanie Kucharczyk Mise en pages: Patrick Leleux PAO Fabrication: Estelle Perez Couverture: Patrick Leleux PAO Impression et reliure: EMD, Lassay-les-Châteaux

En couverture : nanostructures d’oxyde de zinc préparées par électrolyse : matrice nanoporeuse faite par dépôt en présence d’un agent structurant organique, nanocolonnes de ZnO, structure hiérarchique combinant les deux structures précédentes (source IRDEP).

© 2014, Lavoisier, Paris ISBN : 978-2-7430-1504-6 ISSN : 1773-5300

Liste des auteurs et coauteurs

Didier Noël EDF R&D, Centre de recherche des Renardières, Moret-sur-Loing

Eric Alleno CNRS, ICMPE, Thiais

André Ayral Institut Européen des Membranes, Université Montpellier 2

Revathi R. Bacsa Laboratoire de Chimie de Coordination, CNRS, ENSIACET, Université de Toulouse

Wolfgang S. Bacsa Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Études Structurales, CNRS, Université de Toulouse Emmanuel Baudrin Université de Picardie Jules-Verne, Laboratoire des Glucides, antérieurement LRCS-CNRS

Marie-Noëlle Bellon-Fontaine BHM, UMR INRA 763, AgroParisTech, Massy

Clotilde Boulanger Institut Jean Lamour, Metz

Laurent Briottet CEA/Liten, Grenoble

Thierry Brousse Université de Nantes, Polytech Nantes, LGMPA

VI

Les nanomatériaux et leurs applications pour l’énergie électrique

Hélène Burlet CEA/Liten, Grenoble

Yann de Carlan CEA/DEN, Saclay

Laurent Chaffron CEA/DEN, Saclay

Laurent Chaput Institut Jean Lamour, Mulhouse

Caroline Chouquet CEA/Liten, Grenoble

Caroline Chubilleau Institut Jean Lamour, Nancy

Clément Comminges EIFER, European Institute for Energy Research, EDF-KIT, Karlsruhe, Allemagne

Anne Dauscher Institut Jean Lamour, Nancy

Cédric Ducros CEA/Liten, Grenoble

Ludovic Escoubas Université d’Aix-Marseille, Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence - IM2NP CNRS UMR 6242, Marseille

Benjamin Fournier CEA/Liten, Grenoble

Quingxi Fu EIFER, European Institute for Energy Research, EDF-KIT, Karlsruhe, Allemagne

Ludmila Gautier EIFER, European Institute for Energy Research, EDF-KIT, Karlsruhe, Allemagne

Jean-Marie Gentzbittel CEA/Liten, Grenoble

Claude Godart CNRS, ICMPE, Thiais

Liste des auteurs et coauteurs

VII

Jean François Guillemoles Institut de Recherche et Développement sur l’Énergie Photovoltaïque (IRDEP), Unité Mixte de recherche CNRS-EDF-Chimie Paristech, EDF R&D, Chatou

Jean-Marie Herry BHM, UMR INRA 763, AgroParisTech, Massy

Anne Julbe Institut Européen des Membranes, Université Montpellier 2

Dominique Larcher Université de Picardie Jules Verne, LRCS-CNRS

Gilbert Legeay Centre de Transfert de Technologie du Mans, Le Mans

Bertrand Lenoir Institut Jean Lamour, Nancy

Daniel Lincot Institut de Recherche et Développement sur l’Énergie Photovoltaïque (IRDEP), UMR CNRS-EDF-Chimie Paristech, EDF R&D, Chatou

Joël Malaplate CEA/DEN, Saclay

Mathieu Marrony EIFER, European Institute for Energy Research, EDF-KIT, Karlsruhe, Allemagne

Philippe Moçoteguy EIFER, European Institute for Energy Research, EDF-KIT, Karlsruhe, Allemagne

Arnaud Monnier CEA/DEN, Saclay

Fabienne Poncin-Épaillard PCI, UMR CNRS 6120, Université du Maine, Le Mans

Pascal Puech Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Études Structurales, CNRS, Université de Toulouse

Adrien Réau CEA/DEN, Saclay

VIII

Joël Ribis CEA/DEN, Saclay

Les nanomatériaux et leurs applications pour l’énergie électrique

Gilbert M. Rios Institut Européen des Membranes, Université Montpellier 2

Anne-Marie Riquet GENIAL, UMR INRA 1145, AgroParisTech, Massy

Frédéric Sanchette CEA/DEN, Saclay

Cédric Sauder CEA/DEN, Saclay

Frédéric Schuster CEA/Liten, Grenoble – Actuellement UTT de Troyes, antenne de Nogent

Jean-Jacques Simon Université d’Aix-Marseille, Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence – IM2NP CNRS UMR 6242, Marseille

Patrice Simon Université Paul Sabatier de Toulouse, CIRIMAT-CNRS

Nicolas Stein Institut Jean Lamour, Metz

Abdelilah Slaoui Institut d’Électronique du Solide et des Systèmes (InESS), UMR 7163 CNRS-UdS, Strasbourg

Sebastian Volz École Centrale, Châtenay-Malabry

Moshine Zahid EIFER, European Institute for Energy Research, EDF-KIT, Karlsruhe, Allemagne

Les auteurs tiennent à remercier vivement Hervé Arribart, professeur à l’École Supérieure de Physique et Chimie de la Ville de Paris et membre de l’Académie des Technologies, qui a bien voulu assurer une relecture détaillée du livre et la rédaction de sa préface, ainsi que Stéphane Andrieux, Directeur ScientiIque d’EDF R&D pour ses précieux conseils et son avant-propos.

Préface

La part représentée par les nanomatériaux dans l’ensemble des nanotechno- logies est très importante. Dans une étude disponible sur Internet (www.nano- techproject.org/inventories/consumer/) et qui dresse l’inventaire des nanotech- nologies ayant déjà débouché sur des produits manufacturés, on peut constater que celles-ci sont constituées pour l’essentiel de nanomatériaux. Les principaux secteurs d’applications en sont l’électronique, l’énergie et la santé. L’électronique a la miniaturisation dans les gènes et on n’est donc pas étonné de la trouver en si bonne place. Pour la santé, l’explication tient en partie au fait que certains objets biologiques, comme les protéines, sont de dimension nanométrique. Le secteur de l’énergie est quant à lui confronté à une très grande diversité de problèmes de matériaux à résoudre, pour des questions liées aux performances mécaniques, aux échanges thermiques, aux propriétés électriques et électrochimiques, au traitement des fluides… Presque toutes les propriétés des matériaux y sont mises en jeu, y compris l’optique, si l’on s’intéresse à la production photovoltaïque de l’électricité. Pour chacune d’elles, la synthèse et la structuration des matériaux à l’échelle nano se sont imposées dans les vingt dernières années comme des voies de progrès spectaculaire. Le développement des nanomatériaux s’appuie sur deux logiques : celle de l’optimisation des propriétés et celle de la plurifonctionnalisation. La structura- tion à l’échelle nano permet souvent d’optimiser la propriété d’usage d’un maté- riau donné, qu’elle soit mécanique, optique ou électrique. Ainsi, les nanocéra- miques, dont la taille des grains est inférieure à cent nanomètres, possèdent des ténacités record. L’architecture des matériaux à l’échelle nano, qui passe la plu- part du temps par l’élaboration de composites, permet de conférer à un matériau donné des fonctionnalités nouvelles, conduisant à la plurifonctionnalité. Ainsi, la dispersion de nanoparticules semi-conductrices dans une matrice polymère conducteur conduit à des matériaux aux propriétés électro-optiques nouvelles.