Contexte du sujet

La production d’énergies renouvelables est un enjeu technologique majeur pour remplacer les combustibles fossiles et combler les besoins énergétiques futurs. Dans ce contexte, la dissociation thermochimique solaire de CO₂ et H₂O, exploitant les propriétés redox de certains oxydes céramiques, est une solution séduisante pour la production de combustibles synthétiques (CO, H₂) sans émission de gaz à effet de serre [1]. Ce stage s’inscrit dans le cadre d’une collaboration avec le laboratoire PROMES-Odeillo (Dr. Stéphane ABANADES). L’objectif visé est la dissociation de H₂O (et/ou CO₂) pour la production de H₂ (et/ou CO) en utilisant l’énergie solaire concentrée comme source de chaleur à haute température. Le procédé est basé sur un cycle thermochimique impliquant d’abord la réduction d’un oxyde métallique à haute température par voie solaire générant O₂, puis sa ré-oxydation par H₂O (ou CO₂) pour générer H₂ (et/ou CO).

De nombreux études sont actuellement menées au niveau international sur cette approche originale et prometteuse. Les recherches concernent le développement du procédé et des réacteurs mais aussi la formulation de matériaux céramiques réactifs performants et leur mise en forme [2,3]. Ce stage ciblera principalement la synthèse, la mise en forme et la caractérisation de matériaux céramiques composites à propriétés RedOx répondant au cahier des charges du réacteur solaire. Des couches minces seront notamment déposées sur des mousses et supports tubulaires en céramiques. Les caractéristiques physicochimiques des poudres et matériaux seront étudiées par diverses techniques à l’IEM (e.g. MEB, EDX, DRX, ATG, physisorption de gaz, dilatométrie). Les performances et la stabilité des matériaux optimisés seront testées en réacteur solaire par le laboratoire PROMES-Odeillo pour la production de H₂ ou de CO.

[1] C. Agrafiotis et al., A review on solar thermal syngas production via redox pair-based water/carbon dioxide splitting thermochemical cycles, Renew. Sustain. Energ. Rev. 42 (2015) 254–285.

[2] A. Haeussler et al., Non-Stoichiometric Redox Active Perovskite Materials for Solar Thermochemical Fuel Production: A Review, Catalysts, 8 (2018) 611–631

[3] A. Haeussler et al. Two-step H2O and CO2 splitting cycles using perovskite-coated ceria foam for enhanced green fuel production in a volumetric solar reactor, Journal of CO₂ utilization 41(2020) 101257

Profil recherché

Master ou 3^ème année Ecole d’ingénieur dans le domaine de la Chimie des Matériaux, avec formation de base en synthèse des matériaux céramiques et leur caractérisation physico-chimique. Des connaissances sur les couches minces et les membranes seront un plus.

Motivation pour travailler de manière semi-autonome dans un laboratoire partagé avec les autres membres de l’équipe.

Capacité à communiquer en français et/ou en anglais.

Durée : 5-6 mois

Gratification : ~ 550-600 €/mois

Contacts et renseignements :  Dr. Anne Julbe (CNRS/IEM) email : anne.julbe@umontpellier.fr

Candidatures :  CV et lettre de motivation à envoyer par mail à anne.julbe@umontpellier.fr