Post doctorant Electrochimie du solide / Matériaux céramiques / Synthèse NH3 par électroréduction
La recherche sur la synthèse électrochimique de NH3 porte principalement sur les configurations et les matériaux des cellules d'électrolyse, le développement des catalyseurs, les stratégies d'amélioration de la sélectivité de la réaction de réduction de N2 par rapport à celle de l’eau et la vérification des résultats de synthèse. Le post-doctorat proposé ici se focalisera sur les procédés d'électrolyse protonique (H+) et anionique (O2-) à Haute Température (400-650°C) offrant la possibilité d'utiliser H2O(g) et/ou H2 pour réduire N2. Les objectifs de ces études seront les suivants:
-l’identification des matériaux de cellules d’électrolyse anionique O2- (SOEC pour Solid Oxide Electrolysis Cell) et protonique H+ (PCEC pour Proton Ceramic Electrolysis Cell) adaptés à la synthèse de NH3,
-l’optimisation des cellules ‘standards’, et/ou le développement de nouvelles électrodes et cellules,
-leur élaboration,
-la quantification de l’ammoniac produit pour chaque cellule testée,
-l’identification des paramètres d’ordre 1 permettant de maximiser la cinétique de production de NH3,
-la réalisation du bilan énergétique préliminaire à comparer au procédé classique Green Habor Bosch.
Postdoc en Procédé de Gazéification Catalytique en milieu Supercritique (Grenoble, contrat de 2 ans)
Vous êtes un jeune chercheur motivé à la recherche de nouveaux défis dans le domaine de l'économie circulaire du carbone. Nous proposons un contrat postdoctoral au CEA-Liten pour étudier les interactions entre catalyseurs innovants et composés inorganiques issus de biomasses et de déchets dans des conditions supercritiques.
Modélisation et conception d’une pompe à chaleur très haute température
Dans le cadre d’un projet de recherche, le laboratoire LCST étudie un concept de « batterie de Carnot », système de stockage d’électricité sous forme thermique, alternatif à d’autres types de batteries électriques. Un tel procédé comprend des machines thermodynamiques et un stockage thermique.
Vous serez impliqué(e) dans la partie liée au développement de la pompe à chaleur à très haute température. Un tel développement correspond aussi aux attentes industrielles et sociétales de décarbonation. De manière plus détaillée les missions qui vous seront confiées sont :
- Définition du concept de la pompe à chaleur en cohérence avec les autres sous-systèmes
- Modélisation de la pompe à chaleur avec l’outil EES
- Suivi de la réalisation du démonstrateur de pompe à chaleur
- Validation expérimentale des performances de la pompe à chaleur et recalage numérique
- Définition des actions à mener pour le passage à l’échelle 1
- Couplage du démonstrateur de pompe à chaleur avec les autres composants
Un effort particulier sur les publications et les communications scientifiques est demandé.
Electrification directe de réacteurs innovants pour la réaction inverse du gaz à l'eau (RWGS)
Des technologies telles que l'électrification directe et l'utilisation d'hydrogène propre peuvent jouer un rôle dans la défossilisation du secteur de l'énergie et des industries chimiques. Cependant, pour certains domaines spécifiques, comme le transport maritime ou aérien ou la production d'intermédiaires chimiques à base de carbone, il sera nécessaire de remplacer les molécules fossiles par des molécules renouvelables ayant des propriétés/fonctionnalités proches. La réaction inverse du gaz à l'eau (RWGS), consistant en une hydrogénation catalytique d'une molécule de CO2 très stable en un gaz de synthèse riche en CO plus courant, est une étape clé dans le but de retrofitter diverses infrastructures déjà existantes de nos jours. En effet, ce gaz de synthèse est utilisé dans l'industrie chimique depuis environ un siècle pour synthétiser des produits chimiques et des carburants.
Néanmoins, la RWGS étant une réaction endothermique équilibrée favorisée à haute température, la gestion thermique de la réaction reste un verrou clé, particulièrement l'apport de chaleur au réacteur, qui dans le contexte doit être efficace et provenir d'une source décarbonée.
Evaluation procédés de la filière de production de biocarburants de 3ème génération à partir de micro-algues
Le CEA contribue à l’exploration de la voie biocarburants de 3ème génération par les micro-algues pour la partie recherche amont en biologie (compréhension des mécanismes biologiques et optimisation des performances des microorganismes) par un programme de recherches à la Direction des sciences du Vivant (DSV – CEA Cadarache). L’institut LITEN, au sein de la Direction de la Recherche Technologique (DRT) travaille sur la filière biocarburant 2nde génération, couvrant les domaines allant de la ressource végétale ou déchet jusqu’à l’intégration industrielle, économique et environnementale des procédés étudiés.
Il est proposé dans le cadre de ce contrat postdoctoral d’utiliser les approches développées au LITEN pour :
- faire une étude prospective de l’intégration procédé en vue de la production de carburants à partir de micro-algues
- mener une étude technico-économique des solutions procédés les plus prometteuses dans le domaine de la 3ème génération et l’utilisation industrielle des micro-algues
- d’évaluer l’impact environnemental (en particulier CO2) de ces procédés
Ce travail s’inscrira dans le cadre d’une collaboration entre les deux unités de DSV et de la DRT/LITEN, la première apportant ses connaissances très pointues et plutôt fondamentales en matière de performances techniques du micro-organisme, la seconde apportant la compétence procédé et évaluation technico-économique de filières. Le candidat, basé à Grenoble, sera donc amené à de fréquents déplacements entre Grenoble et Cadarache.
La carbonisation hydrothermale en tant que prétraitement des déchets avant leur conversion thermochimique par gazéification
La gazéification, transformation thermochimique généralement réalisée à environ 850°C, permet de produire un gaz utilisable en cogénération, ou pour la synthèse de produits chimiques ou de carburants. Des verrous subsistent essentiellement pour la gazéification de déchets d'origine biogénique ou fossile : alimentation irrégulière dans le réacteur due à une hétérogénéité en forme et composition ; formation de polluants inorganiques gazeux (HCl, KCl, NaCl, H2S) ou organiques (goudrons), qui gênent le procédé et/ou diminuent son efficacité, et doivent impérativement être nettoyés avant l’application finale.
L'objectif du post-doctorat sera de tester et d'optimiser une étape de prétraitement de la ressource par carbonisation hydrothermale (HTC). Cette transformation est réalisée à 180-250°C, dans un milieu humide et pressurisé (2-10 MPa). Le produit principal est un résidu solide carboné (hydrochar), valorisable par gazéification. L’HTC vise à limiter le relâchement de polluants organiques et inorganiques lors de la gazéification, et à homogénéiser et améliorer la forme physique de la ressource.
La démarche s’appuiera sur : des expérimentations en réacteurs batch sur des ressources et matériaux modèles préalablement sélectionnés, associées à une quantification et analyse des produits formés ; une analyse des résultats visant à élucider les liens entre la ressource et les propriétés de l’hydrochar en fonction des conditions opératoires ; une évaluation des rendements matière et énergie du procédé HTC-gazéification.
Modélisation et évaluation de la e-raffinerie CO2 du futur
Dans le contexte de l'atteinte des objectifs de neutralité carbone en 2050, le CEA a porté une initiative de projet en 2021 qui consiste à évaluer la pertinence du couplage entre un système électronucléaire et un dispositif de capture directe du carbone atmosphérique au travers d’une valorisation de la chaleur fatale du système.
Intégré(e) dans une équipe d'une vingtaine d'experts (évaluation des systèmes énergétiques, ingénierie technico-économique, modélisation de systèmes énergétiques, optimisation, programmation informatique), le candidat participera à un projet de recherche concernant la modélisation et l’évaluation d’une raffinerie du CO2 dédiée à la production de Jet Fuel alimentée par un réacteur nucléaire et couplée avec un procédé de capture de CO2 atmosphérique.