Thèse CIFRE - Etude de l’impact de la relation entre les propriétés des matériaux et les conditions de caractérisation sur les performances en mono-cellule pour l’électrolyse (F/H)
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Contexte
Convaincu par le rôle clef de l’hydrogène dans la transition énergétique en cours dans de nombreux domaines, allant de la mobilité à l’industrie, Michelin s’est engagé récemment dans la création de matériaux innovants tant pour la consommation de l’hydrogène que pour sa production. Grâce à un savoir-faire unique dans les matériaux composites, et sa vision d’une mobilité et d’une industrie durable, Michelin a fait son entré dans ce domaine il y a plus de 20 ans. A la recherche aujourd’hui l’équilibre vertueux entre le bien-être des personnes, la protection de l’environnement et la création de valeurs pour l’entreprise, Michelin réaffirme son implication dans ce domaine avec l’ambition de devenir l’un des leaders mondiaux des matériaux et systèmes hydrogène.
Afin de faciliter l’essor des technologies Hydrogène, il est important de réduire l’impact environnemental et le coût des technologies d’électrolyse de l’eau. A ces fins, le développement de nouveau matériaux utilisant des ressources moins critiques et plus durable que ceux actuellement employés dans la technologie dites à membrane échangeuse de proton (PEM) est d’une importance capitale. La technologie se basant sur des membranes échangeuses d’anion (AEM) permet de répondre à ce cahier des charges donnant accès à de nouvelles chimies et de nouveaux matériaux.
A travers Alcal’HyLab, Michelin et le CNRS misent sur la production d’hydrogène bas carbone à l’aide de l’électrolyse AEM, pouvant allier les avantages de l’électrolyse alcaline grâce à des matériaux catalytique peu onéreux, notamment les catalyseurs et pallier les désavantages de l’électrolyse PEM, grâce aux membranes échangeuses d’anion remplaçant les membranes fluorées généralement utilisées dans la technologie PEM plus respectueux de l’environnement. Cette alternative permet de répondre à de nombreux enjeux futurs de coût, de respect de l’environnement et de souveraineté. Grâce à la complémentarité entre Michelin et le CNRS, l’expertise du LEPMI vis-à-vis des matériaux utilisés, l’objectif d’Alcal’Hylab est d’allié durabilité et performance à l’échelle industrielle pour réduire le coût final de l’hydrogène produit la production et la compréhension de matériaux innovants.
Objectif de la thèse
Dans le but d’étudier ces matériaux, l’objectif de cette thèse sera de faire le lien entre les propriétés des matériaux et les conditions de tests afin de rationaliser les performances obtenues en mono-cellule. Les matériaux catalytiques produits au sein d’Alcal’Hylab seront assemblés en mono-cellule et caractériser sur un banc de test après une étude de leurs propriétés physico-chimiques et de leurs activités électrochimiques. Ces tests en mono-cellule sont l’étape finale du développement de nouveaux matériaux, leur importance est cruciale et nécessite une attention particulière pour la compréhension des phénomènes reliant performance, conditions de tests et les propriétés des matériaux. Pour une meilleure compréhension, les premiers tests seront effectués avec des matériaux et composants commerciaux qui permettront d’établir les bases de compréhension et d’expérimentation avant la caractérisation des matériaux synthétisé au sein du laboratoire commun. Grâce aux différentes techniques électrochimiques disponibles sur les bancs de tests pour la caractérisation des assemblages membrane-électrode, et à l’aide d’un modèle multiphysique, la contribution des différents matériaux et de leurs propriétés à la performance finale pourra être décorrélé et des liens structures propriétés pourront donc être établis permettant l’implémentation optimale des matériaux dans l’assemblage final. Ces mêmes résultats alimenteront le modèle multiphysique permettant de robustifier la compréhension des phénomènes mise en jeu.
Dans un second temps, afin d’affiner la compréhension des phénomènes et des matériaux ayant lieu au sein de la cellule de caractérisation, des caractérisations innovantes pourront être développées.
Profil recherché
Le candidat devra posséder un master ou un diplôme d’ingénieur en science pour l’énergie ou sciences des matériaux. Celui-ci devra avoir un goût prononcé pour l’expérimentation avec des bases solides en chimie, chimie des matériaux et en électrochimie. Le candidat devra être capable d’utiliser un modèle physique et comprendre les phénomènes physiques et électrochimiques modélisés.
Une expérience dans des domaines liés aux matériaux pour l’énergie (capteur électrochimique, batterie, capacité, hydrogène) seraient un plus.
#PhD#ScienceExpérimentale#Hydrogène#CIFREMichelin#Electrochimie
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