Journée « Nanosciences pour l’énergie »

Salon MESURExpoVISION

Paris Porte de Versailles, Hall 1

Mardi 23 octobre 2012

Salle Espace 2000 (A+B)

 

Journée organisée par le Centre de Compétences Nanosciences (C’Nano France et C’Nano Ile-de-France), la Société Chimique de France et la Société Française de Physique

 

Les énergies de stock, combustibles chimiques ou nucléaires, ont des réserves limitées. Les énergies renouvelables sont inépuisables mais elles souffrent d’intermittences aléatoires. Toutes nécessitent d’importants efforts de recherche fondamentale et appliquée dans des domaines variés. Dans celui des nanosciences, de nombreux laboratoires cherchent à modifier les propriétés des matériaux par la diminution de la taille des particules et des distances de parcours en leur sein (conduction électrique, propriétés magnétiques, ...) ou par l’augmentation de la surface interfaciale. Les dernières avancées des nanosciences pour l’énergie seront présentées. Les attentes et les espoirs seront discutés au cours d’une table ronde.

 

Programme

  9h00 ->   9h30     Accueil café

  9h30 ->   9h40    Introduction. Michel Lannoo (Président de la SFP), Olivier Homolle

       (Président de la SCF), Ariel Levenson (Directeur de C’Nano France)

  9h40 -> 10h05    Le stockage solide de l’hydrogène au service des énergies renouvelables

P. de Rango, D. Fruchart, P. Marty*, S. Miraglia, M. Jehan** (Institut Néel et CRETA, CNRS – UJF, Grenoble), * LEGI, UJF, Grenoble, ** McPhy Energy SA, La Motte Fanjas

Un procédé de co-broyage de l’hydrure de magnésium avec un métal de transition a permis de développer des poudres nano-structurées très réactives, puis des matériaux composites performants en termes de comportements thermique et mécanique. L’optimisation de la gestion thermique des réservoirs a débouché sur la mise au point d’unités de stockage solide de l’hydrogène destinées à pallier à l’intermittence des énergies renouvelables.

10h05 -> 10h30    Cellules photovoltaïques "souples" nanostructurées

Daniel Lincot (IRDEP, Chatou)

10h30 -> 10h55     Simulation des transferts d’énergie Nano batterie Thermo électricité

Thierry Deutsch (CEA Grenoble, INAC/SP2M, L. Sim)

Les méthodes dites ab initio sont utilisées pour leur caractère prédictif fort car elles n'utilisent pas de paramètre pour simuler les matériaux à l'échelle atomique. Fondées sur la résolution de la mécanique quantique, elles ne sont pas exemptes toutefois d'approximations qui sont de plus en plus maîtrisées.
Dans cet exposé, nous illustrons l'utilisation de ces méthodes pour prédire les propriétés thermo-électriques intrinsèques d'un matériau en prenant compte sa nanostructuration. Nous montrons aussi que les bases de données matériaux associées à de la simulation sont de plus en plus utilisées pour trouver de nouveaux matériaux.
L'exposé se finit par une illustration d'une modélisation multi-échelle des batteries prenant en compte les mécanismes élémentaires à l'échelle atomique.

10h55 -> 11h20    Nanophotonique : un nouvel élan pour le photovoltaïque solaire

Stéphane Collin (CNRS, LPN, Marcoussis)

Diminuer l'épaisseur de la couche active est devenu un enjeu majeur pour la conception des prochaines générations de cellules solaires, avec le double objectif d'une réduction des coûts de fabrication et d'une augmentation de l'efficacité. Mais les couches anti-réfléchissantes et diffusantes utilisées dans les cellules solaires conventionnelles ne permettent pas un piégeage efficace de la lumière dans des couches d'épaisseur sub-longueur d'onde. Nous introduisons de nouveaux concepts de la nanophotonique et de la plasmonique, et montrons qu'ils permettent d'envisager une diminution de l'épaisseur des cellules solaires par un facteur 10.

11h20 -> 11h45    Synthèse et apports de matériaux à l’échelle nanométrique pour le stockage électrochimique de l’énergie

Dominique Larcher (CNRS et Univ. Picardie, Amiens)

11h45 -> 12h10     Transfert d’énergie dans des assemblages nanotubes de carbone /

Chromophores

Jean-Sébastien Lauret (LPQM, CNRS-ENS Cachan)

Les mécanismes de transfert de charge ou d’énergie sont au cœur des processus de conversion de l’énergie lumineuse en énergie électrique. Les assemblages nanotubes de carbone / chromophores sont des systèmes de choix pour l’étude de ces mécanismes. Dans cet exposé, nous verrons comment des expériences d’optique permettent d’avoir des informations sur les mécanismes de transfert d’énergie en sondant localement l’interaction entre le nanotube et les molécules.

14h00 -> 14h25    Auto-assemblages bio-inspirés : peut-on fabriquer sans effort des structures complexes avec une précision sub-nanométrique ?

Franck Artzner (Institut de Physique de Rennes)

De nombreux phénomènes physiques originaux sont générés par des objets de taille nanométriques nécessitant une précision sub-nanométrique. Le développement de nouveaux processus de fabrication assurant une grande précision est un verrou important pour concevoir et réaliser de telles nanostructures fonctionnelles. Contrairement aux procédés classiques, la nature a développé des auto-assemblages qui se forment spontanément dans l’eau à partir des briques élémentaires parfaitement définies. Cette présentation sera organisée autour de trois processus bio-inspirés d’auto-assemblages à différentes échelles permettant un contrôle morphologique rigoureux pouvant aller de l’Angstrœm au centimètre : des nanotubes de silice dont le diamètre peut être modulé entre 9 et 35nm [Tarabout, PNAS 2011]; des super-cristaux de nanoparticules [Henry, Nanoletters, 2011 & Hamon, ACS Nano 2012].

14h25 -> 14h50    Biopiles implantables bio-inspirées

P. Cinquin (1), S. Cosnier (2), D. Martin (1) (1) TIMC-IMAG, (2) DCM

Nous avons démontré la faisabilité de l’implantation dans un animal de biopiles capables de produire de l’énergie électrique par des réactions enzymatiques exploitant le glucose et le dioxygène naturellement présents dans le liquide extra cellulaire de l’animal. Nous décrirons cette biopile, ainsi qu’une biopile fondée sur des membranes biomimétiques. Les perspectives d’utilisation de ces approches pour alimenter des dispositifs médicaux implantables tels qu’un sphincter artificiel urinaire ou un « lead-less pacemaker » seront discutées.

14h50 -> 15h15    Technologies innovantes de récupération d’énergies pour les capteurs autonomes

Stéphane Monfray (ST Microelectronics)

La présence de gradients thermiques inusités dans notre environnement (conduites de fluides, équipements industriels…) constitue une source d’énergie très peu exploitée aujourd’hui. L’utilisation de systèmes de récupération de cette énergie gaspillée ouvre de nouvelles voies pour des applications liées à l’alimentation de systèmes autonomes étant capables de remplir des fonctions de capteurs intelligents et de transmettre de l’information sans fil. Dans beaucoup d’applications,  il y a maintenant une conjonction de progrès entre les nouvelles formes d'électronique qui ont besoin de moins en moins d'énergie et de nouvelles formes de récupération d'énergie qui sont mieux en mesure de lui fournir. Cette présentation adressera les applications nouvelles issues des différentes technologies de récupération d’énergie.

15h15 -> 15h40    Attentes d’EDF en nanotechnologies et vision de l’industriel Didier Noël (EDF)

Les nanotechnologies couvrent un champ multidisciplinaire très vaste et très évolutif. EDF a initié une démarche de R&D afin d'identifier les innovations importantes pour ses  différents métiers.  En partant des propriétés améliorées dans les matériaux, la présentation décrit les principaux champs d’intérêt et montre des exemples concrets d’application pratique pour la transformation d’énergie, le  transport et le stockage d'électricité ainsi que l'efficacité énergétique pour le bâtiment ou l'industrie.

15h40 -> 16h30     Table ronde : Jean-Louis Bobin (SFP/Commission Energie et Climat), Mathieu Joanicot (Saint Gobain Recherche), Fabrice Stassin (Umicore), Thierry Priem (CEA/DRT/LITEN et OMNT), Sylvie Rousset (C’Nano Ile-de-France), Denis Uzio (IFPEN)

 

16h45 Remise du Prix Yves Rocard de la Société Française de Physique à Patricia de Rango, Daniel Fruchart, Salvatore Miraglia (Institut Néel CNRS-UJF, Grenoble), Philippe Marty (LEGI UJF-CNRS, Grenoble), Michel Jehan (McPhy Energy, La Motte-Fanjas).

 

Comité scientifique : Ariel Levenson (C’Nano France), Sylvie Rousset, Jean-Claude Mialocq,

Antigoni Alexandrou, Jean-Marc Berroir,  Philippe Boucaud, Corinne Chanéac, Yannick De Wilde, Stéphanie Lacour, Dominique Mailly, Serge Palacin, Frédéric Petroff,

Jean-François Roch, Pascal Silberzan, Carlo Sirtori (C’Nano Ile-de-France), Igor Tkatchenko (SCF)

 

Contacts : Ariel Levenson (C’Nano), Sylvie Rousset (C’Nano Ile-de-France),

                   Jean-Claude Mialocq (SFP et C’Nano Ile-de-France)

 

Pour plus d’informations :                 http://sfp.in2p3.fr/expo/

                                           http://www.cnanoidf.org/