Doctorant (h/f) : impact d’un champ magnétique sur la cinétique des réactions d’oxydation de l’eau et de réduction de l’oxygène en milieu alcalin

Informations générales

Intitulé de l'offre : Doctorant (H/F) : Impact d’un champ magnétique sur la cinétique des réactions d’oxydation de l’eau et de réduction de l’oxygène en milieu alcalin
Référence : UMR7285-AURHAB-006
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : POITIERS
Date de publication : mercredi 30 avril 2025
Type de contrat : CDD Doctorant
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2025
Quotité de travail : Complet
Rémunération : La rémunération est d'un minimum de 2200,00 € mensuel
Section(s) CN : 13 - Chimie physique, théorique et analytique

Description du sujet de thèse

Les batteries Zn/air aqueuses, bien que prometteuses (coût de stockage faible, recyclabilité élevée, densité d’énergie accrue, sécurité), sont des systèmes à maturité technologique faible. Les accumulateurs actuels souffrent en effet d’une efficacité énergétique limitée ainsi que d’une densité d’énergie pratique et d’une densité de puissance faibles. Ces problématiques sont liées à la cinétique lente des réactions de charge (réaction d’oxydation de l’eau - OER) et de décharge (réaction de réduction du dioxygène – ORR) impliquées à l’électrode positive. Implémenter les systèmes Zn/air avec une électrode à air réversible et stable catalysant efficacement à la fois l’OER et l’ORR engendrerait une révolution en ce qui concerne leurs performances électriques et leur cyclabilité. La stratégie communément employée pour développer une telle électrode consiste à tenter de concevoir des catalyseurs toujours plus actifs. Néanmoins, il a été récemment démontré qu’au-delà de cette approche l’application d’une méthode d’activation alternative telle qu’un champ magnétique pouvait permettre de diminuer significativement les surtensions associées à l’OER et à l’ORR. C’est pourquoi le sujet proposé consiste à étudier l’impact d’un champ magnétique (statique ou alternatif) sur la cinétique des réactions OER et ORR. L’accent sera mis sur la compréhension des effets induits par l’interaction entre le champ magnétique et le matériau catalytique. Ces derniers seront corrélés aux propriétés magnétiques des matériaux. Une attention particulière sera également portée à l’étude des modifications du transport de matière au sein de l’électrolyte sous champ magnétique.
Les catalyseurs étudiés seront majoritairement synthétisés par un laboratoire partenaire (Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux- ICMCB). Ces matériaux composites originaux seront constitués d’une phase active (sulfure ou oxyde) composée de métaux de transition 3d et supportée sur un matériau bidimensionnel de type MXène.

Contexte de travail

Les travaux seront réalisés dans le cadre du projet ANR MAFIA à l’Institut de Chimie des Milieux et Matériaux de Poitiers (IC2MP), laboratoire internationalement reconnu en électrocatalyse et en science des matériaux.
Dans ce travail de thèse le/la candidat(e) sera amené(e) à :
-Réaliser une veille bibliographique sur le sujet. Un rapport bibliographique devra être réalisé et remis en fin de première année de thèse.
-Contribuer au développement des cellules électrochimiques employées pour étudier l’effet du champ magnétique sur la cinétique des réactions OER et ORR.
-Evaluer l’activité et la stabilité des matériaux en utilisant des techniques électrochimiques telles que la voltammétrie cyclique, la chronopotentiométrie ou la spectroscopie d’impédance électrochimique.
-Réaliser des études par spectroscopie vibrationnelle in situ (Raman et FTIR) de façon à évaluer la dynamique de l’interface électrode/électrolyte sous conditions de fonctionnement.
-Développer une nouvelle méthodologie combinant différentes techniques de caractérisation (XPS, DRX, MEB, MET in situ…) et permettant de caractériser les phénomènes de reconstruction et de dégradation affectant les matériaux catalytiques (phase active et support) sous conditions de fonctionnement.

Contraintes et risques

Risque chimique standard