Plongée au cœur des fluides conducteurs
Certains fluides dissipent ou convertissent de l’énergie sous l’effet d’un champ magnétique. Des batteries à métal liquide à la mort d’une étoile, suivez le périple expérimental du projet MagnetDrive qui repousse les limites de notre compréhension de ces transformations d’énergie.
Dans les méandres de la mécanique des fluides, Christophe Gissinger (coordinateur du projet et enseignant-chercheur au Laboratoire de physique de l’ENS (LPENS – CNRS/ENS-PSL/Sorbonne Université/Université Paris Cité). explore les transformations d’énergie à grande échelle. Le chercheur s’intéresse à des fluides comme les métaux liquides, les plasmas et l’eau salée qui partagent un potentiel commun : celui de conduire l’électricité. Son objectif : comprendre comment ils convertissent ou dissipent efficacement de l’énergie lorsqu’ils sont soumis à un champ magnétique et à un courant électrique.
Leur omniprésence autour de nous fait qu’ils interviennent dans une grande diversité de phénomènes, notamment astrophysiques et industriels. Le chercheur a d’ailleurs placé ces deux domaines au cœur de son projet ANR MagnetDrive : « Nous avons mis en place une série d’expériences originales, complétées par des simulations numériques, qui nous ont permis de reproduire différents phénomènes naturels et industriels pour percer certains de leurs mystères depuis notre laboratoire », précise Christophe Gissinger.
Des batteries à métaux liquides
Afin d’allonger la durée de vie des batteries, chercheurs et industriels explorent le potentiel de technologies à base de métaux liquides. Finies les cathodes et anodes solides sujettes à la corrosion et aux pertes d’énergie ! C’est tout du moins les limites des technologies actuelles que cette nouvelle génération de batteries ambitionne de contourner.
Afin de reproduire ce système « tout-liquide », Christophe Gissinger a mis en place une expérience utilisant du mercure et du gallium qui sont tous deux liquides à température ambiante. Ces métaux ont été superposés dans un conteneur cylindrique soumis à des champs électriques ou à des gradients de température. Les conditions expérimentales ont permis de reproduire l’environnement interne aux batteries lors des phases de charge et de décharge.
« Nous avons observé que ces métaux génèrent un courant électrique sous l’effet d’un gradient de température. C’est le phénomène de thermoélectricité qui est bien connu avec des composés solides, mais nous l’avons observé pour la première fois sur des liquides », s’enthousiasme le physicien. Ce dernier planche déjà sur de nouvelles expériences afin de scruter en profondeur les mécanismes mis en jeu à l’interface entre les deux métaux. Peut-être aideront-elles à déterminer comment exploiter cette transformation d’énergie à l’avenir.
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Ces recherches ont été financées en tout ou partie, par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) au titre du projet ANR-MagnetDrive-AAPG2019. Cette communication est réalisée et financée dans le cadre de l’appel à projets Science Avec et Pour la Société - Culture Scientifique Technique et Industrielle pour les projets JCJC et PPRC des appels à projets génériques 2018-2019 (SAPS-CSTI-JCJC et PRC AAPG 18/19).