Simulation de cellules solaires silicium à partir de matériau de type n : modélisation et optimisation de l’architecture.
Des technologies de fabrication de cellules à base de silicium de type n sont en cours de développement à l’INES. Le travail de simulation des cellules photovoltaïques permet d’accélérer le développement de nouvelles filières à plusieurs niveaux : interprétation physique des résultats de caractérisation, aide à la conception des dispositifs, optimisation des procédés et exploration de concepts originaux. Le sujet du post-doc est centré sur l’étude des modèles semi-empiriques pour les matériaux et les procédés utilisés pour les cellules de type n. Ces briques élémentaires seront mises en oeuvre dans un modèle complet résultant de leur assemblage de type circuit avec un outil de simulation muulti-échelle. Au final, un tel outil permettra d’optimiser la structure géométrique de l’émetteur de type p, de l’efficacité de collecte des porteurs de la face arrière et de la géométrie des contacts électriques métalliques.
Purification de l’hydrogène issu d’un reformeur par un dispositif électrochimique
Ce projet vise à mettre en place un nouvel axe de recherche et développement sur les dispositifs de purification pour les reformeurs pour alimenter les piles à combustible en hydrogène. Ce travail est de première importance pour réaliser des systèmes à base de piles à combustible alimentés par différentes sources d’hydrocarbures. Utilisée en mode « power full » ou « range extender », le reformeur et son système de purification des gaz sont des éléments de la chaîne qu’il convient d’optimiser
L’objectif du projet est de proposer un dispositif électrochimique de purification du gaz issu d’un reformeur dont le principe de base s’apparente à celui d’un électrolyseur PEM. Les gaz issus du reformeur subissent une oxydation électrocatalytique sélective permettant de séparer l’hydrogène des polluants usuels et d’alimenter directement une pile à combustible.
Le projet portera principalement sur la sélection et la caractérisation des performances électrocatalytiques de catalyseurs ainsi que la réalisation de prototypes fonctionnels.
Ces développements permettront d’évaluer la pertinence économique du dispositif vis-à-vis d’autres systèmes et d’identifier les axes de recherche à développer par la suite.
Test d’intégration à base d’exécution symbolique pour les systèmes à base de composants
Le sujet concerne la mise en place de techniques de test pour les systèmes à base de composants logiciels. L’objectif est de maîtriser l’explosion combinatoire souvent subie à la phase de génération de test pour de tels systèmes. L’idée directrice des travaux est de tirer partie de la définition récursive des systèmes pour découper la phase de génération de test en plusieurs phases concernant, les composants d’une part, et les mécanismes de communication entre composants d’autre part, dans une logique "diviser pour régner" qui est classique en informatique. Le candidat se basera sur des travaux réalisé dans le laboratoire autour de techniques à base d’exécution symbolique pour la génération de test et l’analyse de comportement.
Modélisation Multi-échelle des mécanismes de dégradation des polymères électrolytes dans le Piles à Combustible
Dans le cadre des études sur les phénomènes physico-chimiques intervenants dans les Piles à Combustibles, le groupe de modélisation du CEA Grenoble/LCPEM a développé un nouveau modèle multi-échelle, MEMEphys, qui décrit les phénomènes d’électrocatalyse dans les PEFC.
L’activité post-doctorale que nous proposons consistera au développement du modèle, avec la prise en compte d’une description des phénomènes de transport d’eau et de condensation. Une attention particulière sera portée aux hétérogénéités électrochimiques et aux processus de vieillissements induits par l’eau. Afin d’établir une relation entre les performances et structure et d’élucider les phénomènes de dégradation dans le MEA, le candidat devrait combiner des données expérimentales et théoriques obtenues dans nos laboratoires. D’un point de vue fondamental, ce travail nous amènera une compréhension plus profonde des mécanismes électrochimiques qui sont responsables du vieillissement des couches actives dans les Piles à Combustible à différentes échelles temporelles.
Interprétation Abstraite d’annotations ACSL
Frama-C est un ensemble d’outils pour l’analyse de logiciels C. Dans Frama-C, différentes techniques d’analyse peuvent être implémentées comme plug-ins (greffons) dans un même cadre. La collaboration entre plug-ins repose en partie sur le langage commun de spécification ACSL. Chaque plug-in est supposé interpréter ACSL au mieux de ses possibilités.
Ce post-doctorat consiste à améliorer la précision de l’analyse de valeurs, basée sur la technique d’Interprétation Abstraite, de Frama-C, pour les constructions qui ne sont pas actuellement traitées. Le traitement de certaines constructions nécessitera la conception d’un ou plusieurs domaines abstraits spécifiques.
http://frama-c.com
http://frama-c.com/value.html
http://frama-c.com/acsl.html
Etude et réalisation de dispositifs prototypes de récupération d’énergie de type thermique par couplage entre thermique et fluidique, puis conversion électrique. Application aux circuits électroniques.
L’objectif de cette étude est d’explorer les possibilités d’utiliser des systèmes de couplage entre fluidique et thermique pour récupérer l’énergie thermique libérée par un circuit électronique et la convertir en énergie électrique, à nouveau disponible pour stockage ou utilisation. Dans ces systèmes, la fluidique peut aussi avoir un rôle de refroidissement.
Les deux étapes principales seront la conception de dispositifs d’étude permettant de contrôler les modes de fonctionnement du système fluidique soumis à une source de chaleur constante (couplage thermo-fluidique) et la recherche des meilleures conditions de couplage avec les dispositifs de conversion en électricité, en particulier piézo-électriques. L’étude devra aussi explorer les nouveaux mécanismes en jeu dans les systèmes fluidiques aux petites échelles par rapport aux modèles connus à l’échelle macroscopique. Le travail sera essentiellement expérimental mais inclura aussi sur une partie de simulation.
L’étude devra permettre d’estimer le rendement de récupération d’énergie ainsi que les densités de puissance mises en jeu dans ce type de dispositifs.
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.
Modélisation et Contrôle de la Fréquence et de la Tension dans des architectures GALS en présence de variabilité du process et de variations de tension et de température
L’évolution des technologies sub-microniques a induit des défis majeurs auxquels doit faire face le concepteur, à savoir, la gestion de la variabilité au sein de la puce (ou inter-puces) et la réduction de la consommation. Ces deux défis peuvent être traités par des techniques de "DVFS" (Dynamic Voltage and Frequency Scaling) : la puce est découpée en plusieurs zones de tension-fréquence à réguler compte tenu de références fixées par un superviseur qui prend en compte les contraintes de l’application et les capacités de la plateforme matérielle.
L’objectif de ce travail de post-doctorat est de revisiter les approches DVFS. Dans un premier temps, on effectuera une modélisation physique fine du système à réguler. On proposera ensuite des lois de contrôle non-linéaire qui prennent en compte les saturations des actionneurs, compte tenu d’un cahier des charges donné par des concepteurs de circuit. Les lois de contrôle devront tenir compte des contraintes d’implémentation sur une plateforme. Les performances de ces lois en asservissement et en régulation seront évaluées sur simulateur.
Le problème d’asservissement et régulation de la tension et de la fréquence est en fait intrinsèquement Multi-Entrées-Multi-Sorties (MIMO). On exploitera donc des techniques de contrôle MIMO pour répondre au cahier des charges fixé par les concepteurs de circuit.
Enfin, le contrôle de différentes zones VF est généralement piloté par un unique organe de décision. On réfléchira à des méthodologie de contrôle distribué qui prennent en compte par exemple l’état des zones voisines à la zones VF contrôlée.
Capteurs de gaz à base de nanoparticules de diamant et de matériaux nanoporeux dopés de molécules-sondes
Il s’agit de réaliser des capteurs à ondes acoustiques de surface (SAW) sensibles et sélectifs pour détecter de très faibles concentrations de composés gazeux (< 100 ppb). La stratégie pour accroître la sensibilité de la couche guidante repose sur l’utilisation, comme couche guidante, de nanoparticules de diamant chimiquement modifiées et déposées en multi-couches sur un film piézoélectrique. Pour obtenir une grande sélectivité, ces capteurs seront couplés à des filtres spécifiques placés en amont, constitués de matériaux poreux dopés de molécules sondes aptes à capter les interférents gazeux.
Le projet comporte quatre volets : 1) synthèse et greffage des nanoparticules de diamant, 2) étude des molécules sondes et dopage des matrices nanoporeuses, 3) étude du piégeage des polluants-cibles et des interférents potentiels, 4) métrologie et calibration.
Le travail sera réalisé dans le laboratoire « Capteurs Diamant » et dans le laboratoire Francis Perrin situés tous deux au centre d’études de Saclay.
Monitoring global pour éoliennes offshore par méthodes de mesure bas coût et à déploiement simplifié
Ce projet fait suite à des travaux antérieurs focalisés sur l’instrumentation d’une éolienne on-shore avec un réseau de capteurs inertiel dont les réponses permettent la détection de modes de vibration propres à l’éolienne, en particulier du mat ainsi que le suivi en temps réel de ces réponses.
Les objectifs de ce projet sont multiples : porter ces travaux sur des éoliennes offshore; rechercher les signatures dans des bandes de fréquences plus larges; étudier la réponse des bases offshore et de leurs ancrages.
L’un des enjeux est notamment de parvenir à retrouver les signatures des éléments tournants (pales) sans instrumentation directe. Instrumenter ces éléments est en effet plus coûteux et plus impactant sur la structure.
En outre la technologie de capteurs sera adaptée au suivi du cycle de vie en fatigue des structures filaires en mouvement (câble de raccordement électrique dynamique et ancrage) dans le cas d’une éolienne off-shore. L’objectif final vise à proposer une méthode globale de suivi de la santé d’une éolienne off-shore.