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.
Réseaux d’antennes intégrées pour communications haut-débit à 60 GHz
Ce post-doctorat s’inscrit dans le cadre de nos travaux sur la conception d’antennes pour les systèmes de communications haut-débit dans la bande de fréquence 57-66 GHz. La réalisation d’objets communicants dans cette gamme de fréquence par des technologies à haut niveau d’intégration et faible coût est un défi aujourd’hui accessible avec les nouvelles générations de filières microélectroniques CMOS et les différentes technologies d’assemblage et packaging de circuits intégrés avec des applications clairement identifiées. Après une série de projets menés ces dernières années sur des antennes simples réalisées et validées sur différentes technologies, les travaux prévus s’orientent fortement vers la conception et démonstration de réseaux d’antennes à dépointage électronique pour des applications longue portée. Plusieurs démonstrateurs de réseaux d’antennes seront conçus en collaboration avec nos partenaires travaillant sur la conception de circuits intégrés et sur les technologies de fabrication et d’assemblage dans le but d’aboutir à un système entièrement fonctionnel.
Méta-matériaux : conception d’une surface haute impédance intégrée à 60GHz, transposition de fréquences et potentialités à 60THz
Cape d’invisibilité, imagerie sub-longueur d’onde, substrat d’antennes fins, absorbants, etc., les structures de type méta-matériaux laissent entrevoir des applications pour certaines futuristes mais aussi bien actuelles pour d’autres, notamment si l’on considère les avancées récentes dans les domaines des matériaux, des microtechnologies et le l’optique intégrée.
Ce post-doctorat a pour objectif l’étude de structures de type surface haute impédance et de leur transposition dans des bandes de fréquences très différentes (6 GHz, 60 GHz, 60 THz) correspondant à des technologies et applications très variées.
Outre une étude bibliographique approfondie de l’état de l’art, l’étude comprendra des travaux de conception aux trois bandes de fréquence citées et une démonstration expérimentale à 6 GHz et si possible 60 GHz grâce à la réalisation de prototypes.
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.
Dimensionnement et optimisation du pilotage d’une chaine de production hydrogène couplée à un parc éolien offshore
Le couplage entre les filières EMR (Energies Marines Renouvelables) et hydrogène fait apparaître des atouts potentiels importants à long terme. Le projet MHyWind propose d’évaluer le potentiel énergétique et économique d’une chaine de production hydrogène intégrée à une sous-station d’un parc éolien offshore. L’hydrogène produit et stocké localement sera distribué par bateau pour des usages portuaires, en remplacement d’énergies fossiles. Pour cela, il sera mise en place une simulation qui intègrera toute la chaine énergétique du parc éolien vers les usages portuaires de l’hydrogène. Elle permettra d’évaluer différentes configurations et dimensionnements en fonction des usages locaux, leviers de valorisation, et modes de pilotage et fonctionnement du système. Les critères seront le productible (kg d’H2 produits / consommés) et les coûts de la chaine complète (CAPEX et OPEX). Dans le cadre du post_doctorat, l’objectif sera la mise en place de l’outil sur ce cadre applicatif pleinement intégré au projet en partenariat avec les équipes des laboratoires concernés.
Etude numérique basée sur la meta-modélisation de la propagation d’ondes ultrasonores dans des tuyauteries comportant des zones de corrosion
Le projet ANR PYRAMID (http://www.agence-nationale-recherche.fr/Projet-ANR-17-CE08-0046), a pour objectif de développer des techniques permettant de détecter et quantifier l’amincissement de paroi dû à la corrosion induite par un flux chargé en débris dans les systèmes de tuyauterie. Dans le cadre de ce projet qui implique des équipes Françaises et Japonaises, le CEA LIST développe des outils de simulation basés sur une approche éléments finis et dédiés à la modélisation de la diffraction d’ondes guidées ultrasonores par une zone de corrosion dans une canalisation coudée. Mises à disposition des partenaires, ces solutions supporteront la conception d’un procédé d’inspection par Transduction ElectroMagnétique-Acoustique (EMAT) au laboratoire vibrations-acoustique (LVA) de l’INSA Lyon. Pour cela, un atout différentiant reposera sur la capacité du CEA LIST à adapter des outils de méta-modélisation a ses modèles physiques pour autoriser une exploitation intensive de la simulation.